UTILIZAÇÃO DE VÍDEO DIGITAL NO TRABALHO …nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/anaamaro/docs/tesecompleta.pdf · Utilização de vídeo digital no trabalho laboratorial em ensino da Química:

MESTRADO EM QUÍMICA

PARA O ENSINO

UTILIZAÇÃO DE VÍDEO DIGITAL NO TRABALHO

LABORATORIAL EM ENSINO DA QUÍMICA:

UMA EXPERIÊNCIA NO 12º ANO

Ana Isabel Peixoto e Amaro

Outubro 2006

Departamento de Química

Utilização de vídeo digital no trabalho laboratorial em ensino da Química: uma experiência no 12º ano

Mestrado em Química para o Ensino II


Mestrado em Química para o Ensino III

MESTRADO EM QUÍMICA

PARA O ENSINO

UTILIZAÇÃO DE VÍDEO DIGITAL NO TRABALHO

LABORATORIAL EM ENSINO DA QUÍMICA:

UMA EXPERIÊNCIA NO 12º ANO

Tese orientada por:

Professor Doutor João Carlos de Matos Paiva – Universidade do Porto

Professora Doutora Maria das Dores Ribeiro da Silva – Universidade do Porto

Ana Isabel Peixoto e Amaro

Dissertação submetida à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto para obtenção do grau de

Mestre em Química para o Ensino


Mestrado em Química para o Ensino IV


Mestrado em Química para o Ensino V

Agradecimentos Gostaria de expressar os meus profundos agradecimentos a todos aqueles que de alguma forma

contribuiram para a concretização deste trabalho.

Ao Professor Doutor João Carlos de Matos Paiva, orientador desta tese, pelo apoio

disponibilizado, pelas suas palavras de orientação e verdadeiro incentivo na realização deste trabalho.

À Professora Doutora Maria das Dores Ribeiro da Silva, co-orientadora, pelas suas palavras de

incentivo, pela sua disponibilidade, pelos seus comentários e sugestões pertinentes, pela sua leitura e

revisão do texto.

À Doutora Ana Paula Carvalho e à Professora Doutora Ana Reis pela disponibilidade e pelo apoio

prestado no laboratório.

A todos os Professores que contribuíram para a minha formação (durante todo o meu percurso

escolar), sem a qual não teria desenvolvido esta dissertação.

Ao Programa Pós-conhecimento da União Europeia que financiou o projecto Mocho@bandalarga,

sem o apoio do qual não seria possível a realização deste trabalho.

Ao Eng.º Ilídio Martins, pela sua disponibilidade e prontidão na execução das tarefas.

À empresa Rijo Madeira Produções pela filmagem e respectivo tratamento do vídeo desde a

aplicação do som, às correcções e actualizações que foram necessárias.

Aos alunos e à Professora Gabriela Rodrigues, da Escola Secundária da Trofa, por terem

colaborado tão entusiasticamente neste projecto.

Aos meus pais e irmão, pela compreensão, incentivo ao longo deste trabalho e ao longo de toda a

vida.

Às minhas amigas Lu, Carlinha, Caty, Andreia, Beta por todo o incentivo e apoio prestado.

Ao Vitinho, por acreditar sempre nas minhas capacidades, pelo apoio prestado e por estar sempre

ao meu lado.

A todos o meu obrigada!


Mestrado em Química para o Ensino VI


Mestrado em Química para o Ensino VII

Lista de abreviaturas a. C. - Antes de cristo

GR - Ganho residual

GRC - Ganho residual corrigido

GRCM - Ganho residual corrigido médio

M.E. - Ministério da Educação

S. A. - Sem autor

S. D. - Sem data

TIC - Tecnologias de Informação e comunicação

vs - Versus

WWW - World Wide Web


Mestrado em Química para o Ensino VIII


Mestrado em Química para o Ensino IX

Resumo Este estudo teve como objectivo principal a investigação do efeito do uso de um vídeo digital no

ensino e aprendizagem de conceitos relacionados com uma actividade laboratorial. Foram realizados vídeos de três actividades laboratoriais, de carácter obrigatório, constantes no

actual Programa de Química do 12º ano de escolaridade. Optou-se por realizar o estudo junto dos alunos apenas para uma das actividades filmadas: “Um Ciclo do Cobre”.

Partiu-se de duas hipóteses de investigação: a) A utilização de módulos digitais sobre actividades laboratoriais constitui um recurso pedagógico

útil para os alunos, na compreensão dos conceitos que envolvem o tema. b) É importante a sequência de inserção destes recursos no design pedagógico. De uma amostra de 40 alunos do 12º ano realizou-se uma divisão em 4 grupos que foram sujeitos

a uma sequência diferente de metodologias de ensino, envolvendo: 1) uma actividade laboratorial; 2) uma fundamentação teórica e 3) um vídeo laboratorial. Os diferentes grupos foram sujeitos a sequências diferentes dos momentos 1), 2) e 3), tendo todos os alunos realizado um pré-teste e um pós-teste para observação dos ganhos de aprendizagem. Embora os resultados não tenham sido muito conclusivos, sugerem que a actividade laboratorial, em si própria, deverá ser o motor da estratégia pedagógica. Em relação aos módulos digitais usados antes ou depois da actividade laboratorial, verificou-se que eles podem potenciar o ensino experimental da Química.

Qualitativamente, foi bastante óbvio o feedback positivo que se obteve em relação ao uso do vídeo laboratorial no ensino que, segundo a população do estudo, ajuda a esclarecer algumas dúvidas, permite boa aquisição de conhecimentos e torna o ensino bastante motivador.

No final do trabalho sugerem-se hipóteses de reformulação e desenvolvimento futuro, quer dos recursos digitais em si quer da própria investigação.


Mestrado em Química para o Ensino X

Abstract

This study had as main purpose the research of the effect of digital video use in the teaching and learning concepts concerning a laboratorial activity.

Videos were filmed for three compulsory laboratorial activities, included in the current Chemistry curriculum for the 12th form. We chose to opt by doing this study with studens in only one of the activities filmed: “ A Coper Cycle”.

We started on from two hypothesis: a) The use of the digital modules about laboratorial activities constitutes a useful pedagogical

resource for students, in the understanding of concepts which involve the topic. b) It is important the insertion sequence of this resource in the pedagogical design. From a sample of 40 students of the 12th from, we divided them in four groups that were submitted

to a different methodology sequence, involving: 1) a laboratorial activity; 2) a theoric fundamentation and 3) a laboratorial video. Each of the groups were submitted to different sequences to moments 1), 2) and 3), but all the students did a pre-test and a pos-test to observe the learning gains. Although the results were not very conclusive, they suggest that the laboratorial activity should be the engine for the pedagogical strategy. Concerning the digital modules, used before and after the laboratorial activity, we have stated that they may enhance the experimental teaching of Chemistry.

Qualitativily, it was quite obvious the positive feedback concerning the use of the laboratorial video in the teaching that, according to the group sample, helps to clarify some doubts, allows a good acquisition of knowledges and makes the study become motivator.

In the end of the work we suggest hypothesis of future reformulation and development, not only of digital resources but also its own investigation.


Mestrado em Química para o Ensino XI

ÍNDICE

Agradecimentos...................................................................................................................................... V Lista de abreviaturas ............................................................................................................................ VII Resumo....... .......................................................................................................................................... IX Abstract....... ........................................................................................................................................... X Índice de figuras .................................................................................................................................. XIII Índice de gráficos ...............................................................................................................................XVII Índice de tabelas .................................................................................................................................XIX Índice de esquemas.............................................................................................................................XXI 1. Preâmbulo ............................................................................................................................ …………3 2. O Laboratório e o ensino da Química ..................................................................................................7 2.1 Princípios orientadores do Programa do 12º ano de Química .......................................................7 2.2 O Trabalho Laboratorial: algumas considerações .........................................................................9 2.2.1 Generalidades ........................................................................................................................9 2.2.2 Dificuldades na introdução do Trabalho Laboratorial no ensino das Ciências......................10 2.2.3 Considerações sobre a imprecisão de linguagem na classificação das modalidades de

Trabalho Prático.................................................................................................................11 2.3 Actividades laboratoriais em estudo: alguns aspectos relevantes ...............................................13 2.3.1 Um Ciclo do Cobre ...............................................................................................................13 2.3.1.1 Enquadramento no Programa de 12º ano de Química ..................................................13 2.3.1.2 A era do cobre ...............................................................................................................15 2.3.1.3 Propriedades e aplicações do cobre..............................................................................16 2.3.1.4 Purificação do cobre ......................................................................................................18 2.3.1.5 A actividade laboratorial.................................................................................................20 2.3.1.6 Prevenção e segurança Química...................................................................................23 2.3.2 Funcionamento de um sistema tampão................................................................................27 2.3.2.1 Enquadramento no Programa de 12º ano de Química ..................................................27 2.3.2.2 Generalidades ...............................................................................................................29 2.3.2.3 Cálculo do pH de uma solução tampão .........................................................................31 2.3.2.4 A actividade laboratorial.................................................................................................32 2.3.2.5 Prevenção e segurança Química...................................................................................33 2.3.3 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois............................................34 2.3.3.1 Enquadramento no Programa de 12º ano de Química ..................................................34


Mestrado em Química para o Ensino XII

2.3.3.2 Calorimetria: alguns fundamentos .................................................................................36 2.3.3.3 Determinação de entalpias de reacção..........................................................................37 2.3.3.4 A actividade laboratorial.................................................................................................39 2.3.3.5 Prevenção e segurança Química...................................................................................40 3. Multimédia e Ensino da Química ......................................................................................................45 3.1 Recursos digitais e e-learning......................................................................................................45 3.2.1 Vantagens e constrangimentos do e-learning.......................................................................48 3.2 Software educativo .....................................................................................................................49 3.2.1 Classificação dos softwares educativos relativamente aos níveis de aprendizagem...........50 3.2.2 Software educativo em ciências Físico-Químicas: alguns exemplos ....................................51 4. Descrição dos recursos digitais produzidos no âmbito deste trabalho ..............................................57 4.1 As filmagens ................................................................................................................................57 4.2 Os vídeos online ..........................................................................................................................59 5. Estudo de campo...............................................................................................................................75 5.1 Instrumento de recolha de dados ................................................................................................75 5.2 Caracterização da amostra..........................................................................................................80 5.3 Descrição do estudo ....................................................................................................................83 5.4 Resultados...................................................................................................................................88 5.4.1 Tratamento quantitativo ........................................................................................................88 5.4.2 Inquérito de opinião ..............................................................................................................90 6. Notas finais........................................................................................................................................97 6.1 Algumas conclusões....................................................................................................................97 6.2 Auto-crítica, reformulação e projectos futuros .............................................................................98 7. Bibliografia.......................................................................................................................................103 Glossário...... .......................................................................................................................................109 8. Anexos..............................................................................................................................................113


Mestrado em Química para o Ensino XIII

Índice de figuras

Figura 2.1 Amostra de cobre no estado nativo (Gauss, 2006). 15

Figura 2.2 Mina de cobre em Chuquicamata, no Chile (Pepe, 2006). 16

Figura 2.3 Representação esquemática da purificação electrolítica do cobre (Adaptado de Chang,

2005).

18

Figura 2.4 Representação do processo refinação por zonas. 19

Figura 2.5 Representação esquemática de um ciclo do cobre (Gil et al., 2005). 20

Figura 3.1 Módulo “dissolução de sais” do “Molecularium”

(http://www.molecularium.net/pt/sais/index.html).

52

Figura 3.2 Módulo “Ligações intermoleculares” do “Molecularium”

(http://www.molecularium.net/pt/ligintermol/index.html).

53

Figura 3.3 Extracto da Tabela Periódica existente em (http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/). 54

Figura 3.4 Portal Mocho (WWW.mocho.pt). 54

Figura 4.1 Imagens captadas durante as filmagens. 58

Figura 4.2 Estúdios Rijo Madeira Produções. 59

Figura 4.3 Gravação do som que acompanha as actividades laboratoriais. 59

Figura 4.4 Página do site do Mocho@bandalarga que permite o acesso aos vídeos laboratoriais e

onde constam vários trabalhos a serem desenvolvidos por investigadores.

60

Figura 4.5 Página da produtora “Rijo Madeira Produções” onde é possível aceder,

provisoriamente, aos vídeos laboratoriais.

60

Figura 4.6 Página que dá acesso aos vídeos laboratoriais. 61

Figura 4.7 Página do [email protected] que dá acesso aos vídeos laboratoriais. 61

Figura 4.8 Página do vídeo laboratorial: “Um Ciclo do Cobre” 62

Figura 4.9 Pormenor da barra cinzenta onde surgem as opções “Download” e “Visualização”. 62

http://www.molecularium.net/pt/ligintermol/index.html�

mailto:[email protected]�


Mestrado em Química para o Ensino XIV

Figura 4.10 Pormenor das opções das diferentes velocidades para se visualizar o vídeo. 62

Figura 4.11 Pormenor da barra que comanda a visualização do vídeo. 63

Figura 4.12 Local onde aparece a descrição da actividade laboratorial (assinalado com uma

circunferência a preto).

63

Figura 4.13 Imagem de apresentação do vídeo “Um Ciclo do Cobre”. 64

Figura 4.14 Medição da massa inicial do fio de cobre. 64

Figura 4.15 Formação do nitrato de cobre (II) com a respectiva equação química da reacção. 64

Figura 4.16 Formação do hidróxio de cobre (II) com a respectiva equação química da reacção. 65

Figura 4.17 Decomposição do hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II) e respectiva equação

química.

65

Figura 4.18 Decantação do óxido de cobre (II). 66

Figura 4.19 Formação de sulfato de cobre (II) acompanhado da respectiva equação química. 66

Figura 4.20 Redução do sulfato de cobre (II) a cobre metálico. 66

Figura 4.21 Medição da massa de cobre final, após decorrido todo o ciclo. 67

Figura 4.22 Montagem: eléctrodo de pH, máquina calculadora gráfica e placa de agitação. 67

Figura 4.23 Soluções tampão para calibrar o medidor de pH. 68

Figura 4.24 Titulação do carbonato de sódio com a solução aquosa de ácido clorídrico. 68

Figura 4.25 Gráfico obtido no final da titulação. 69

Figura 4.26 Montagem do vaso calorimétrico. 69

Figura 4.27 Lavagem da lamparina com o etanol. 70

Figura 4.28 Lamparina com o pavio aceso para se ajustar a altura da chama. 70

Figura 4.29 Lamparina com a campânula. 70

Figura 4.30 Medição do conjunto lamparina e campânula. 71

Figura 4.31 Valor da temperatura da água no vaso calorimétrico. 71

Figura 4.32 Fecho do vaso calorimétrico. 72


Mestrado em Química para o Ensino XV

Figura 4.33 Reacção de combustão do etanol a decorrer no interior do vaso calorimétrico. 72

Figura 4.34 Colocação da compânula na lamparina. 73

Figura 4.35 Leitura do valor máximo atingido pela água. 73

Figura 5.1 Aula de fundamentação teórica. 87

Figura 5.2 Aula de actividade Laboratorial. 87

Figura 5.3 Aula da visualização do vídeo. 88

Figura 5.4 Realização do pré-teste e do pós-teste. 88


Mestrado em Química para o Ensino XVI


Mestrado em Química para o Ensino XVII

Índice de gráficos Gráfico 5.1 Resultados relativos à questão: “Costuma realizar experiências nas aulas de

Química?”

82

Gráfico 5.2 Frequência na utilização do computador no dia-a-dia. 83

Gráfico 5.3 Utilização do computador na escola. 83


Mestrado em Química para o Ensino XVIII


Mestrado em Química para o Ensino XIX

Índice de tabelas Tabela 2.1 Características principais do cobre. 16

Tabela 2.2 Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Um

Ciclo do Cobre” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006); (Air Liquide, 2003).

23

Tabela 2.3 Aspectos de segurança associados às substâncias envolvidas na actividade

laboratorial “Um Ciclo do Cobre” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006); (Air

Liquide, 2003).

25

Tabela 2.4 Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial

“Funcionamento de um sistema tampão” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

33


laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão” (Sigma Aldrich, 2006);

(Merck, 2006).

33

Tabela 2.6 Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial

“Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” (Sigma

Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

40


laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois”

(Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

41

Tabela 5.1 Vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de questões. 77

Tabela 5.2 Características que um inquérito por questionário deve possuir. 79

Tabela 5.3 Vantagens e desvantagens de um inquérito por questionário. 80

Tabela 5.4 Informação relativa à idade e ao sexo dos alunos constituintes da amostra em

estudo.

82

Tabela 5.5 O que é mais e menos importante para os alunos da nossa amostra. 84


Mestrado em Química para o Ensino XX

Tabela 5.6 Organização do percurso que cada grupo seguiu para a realização da

investigação.

86

Tabela 5.7 Equações das rectas, ajustadas por regressão linear, obtidas para cada grupo. 90

Tabela 5.8 Valores do ganho residual corrigido médio para cada grupo. 91

Tabela 5.9 Categorização das respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 1. 91



Tabela 5.12 Respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 4. 93

Tabela 5.13 Ideias principais da docente colaboradora em relação ao trabalho de

investigação que foi realizado com os seus alunos.

94


Mestrado em Química para o Ensino XXI

Índice de esquemas

Esquema 2.1 Domínios que o Trabalho Laboratorial pode permitir alcançar. 10

Esquema 2.2 Relação entre os vários tipos de Trabalho Prático (adaptado de Leite, 2001). 12

Esquema 2.3 Contextualização dos conceitos relacionados com a actividade laboratorial de

“Um Ciclo do Cobre” (Adaptado de Ministério da Educação, 2004).

14

Esquema 2.4 Algumas aplicações do cobre. 18


“Funcionamento de um sistema tampão” (Adaptado de Ministério da Educação,

2004).

28


“Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” (Adaptado de

Ministério da Educação, 2004).

35

Esquema 3.1 Tipos de comunicação no ensino à distância. 48


Mestrado em Química para o Ensino XXII

______________________________________________________________

Capítulo 1 ______________________________________________________________ Preâmbulo


Mestrado em Química para o Ensino 2



1. Preâmbulo Nos dias de hoje, o contexto de vida é fortemente influenciado por grandes mudanças científicas e

tecnológicas. Tais mudanças exigem novos e diferentes desafios à educação, em geral, e à educação em Ciências, em particular. Esta deve perseguir ideais de cultura científica e tecnológica dos alunos, por oposição a uma lógica de mera instrução científica (Hodson, 2000). Deste modo, há uma necessidade crescente em diversificar as metodologias de ensino, com a criação de condições que motivem os alunos na aquisição de conhecimento científico, tornando-se críticos na interpretação do “Mundo”.

O presente trabalho, de carácter investigativo, integra-se na análise de metodologias de ensino

que possam promover um ensino mais eficaz e estimulante da Química. Usaremos em sequências diferenciadas 1) uma actividade laboratorial, 2) uma fundamentação teórica e 3) um vídeo laboratorial online. Surgem, neste contexto, duas questões de investigação pertinentes:

a) Será que a utilização de módulos digitais sobre actividades laboratoriais, constitui um recurso pedagógico útil para os alunos, na compreensão dos conceitos que envolvem um tema?

b) É importante a sequência de inserção destes recursos no design pedagógico? Esta dissertação tem, assim, como objectivo principal, a investigação do efeito do uso de recursos

digitais no ensino de uma actividade laboratorial obrigatória, do actual Programa de Química do 12º ano de escolaridade.

Foram realizados vídeos para três actividades laboratoriais: “Um ciclo do Cobre”, “Funcionamento

de um sistema tampão” e “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois”. Contudo, apenas se estudou e investigou o uso do vídeo para a actividade “Um ciclo do Cobre”, pois a limitação temporal não permitiu a extensão deste estudo às restantes actividades. Optou-se por “Um Ciclo do Cobre”, pois trata-se de uma actividade envolvendo um grande número de conceitos químicos de variados temas: metais e suas propriedades, tipos de reacções químicas, reciclagem, estados de oxidação, reactividade dos metais, metais de transição, etc.

Esta dissertação está organizada em 8 capítulos. Após uma apresentação inicial do trabalho, no capítulo 2 é realizada uma introdução sobre os vários assuntos que são fundamentais a esta investigação: os princípios orientadores do Programa do 12º ano de Química, aspectos gerais sobre o trabalho laboratorial (dificuldades na sua inserção no ensino das Ciências, considerações sobre a imprecisão de linguagem na classificação das modalidades do trabalho prático) e uma abordagem breve dos conceitos químicos que fundamentam as actividades de que foram elaborados os vídeos digitais -



“Um Ciclo do Cobre”, “Funcionamento de um sistema tampão” e “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois”.

No capítulo 3, realizou-se um contextualização do e-learning, inclusivé de algumas vantagens e desvantagens deste tipo de ensino, e fez-se, ainda, uma descrição dos componentes digitais de recursos educativos.

No capítulo 4 efectuou-se uma descrição dos recursos audiovisuais utilizados ao longo da investigação, designadamente as filmagens, os vídeos digitais e a página na Internet onde estão disponíveis os vídeos online.

No capítulo 5 descreve-se um estudo de campo que englobou o instrumento de recolha de dados, a caracterização das turmas envolvidas neste estudo, a explicitação de todo o processo patente na investigação, bem como os resultados obtidos.

No capítulo 6 estão presentes as notas finais deste trabalho incluindo algumas conclusões, a autocrítica, a apresentação de uma proposta de reformulação do trabalho e uma proposta de projectos futuros.

No capítulo 7 apresenta-se a bibliografia e no capítulo 8 surgem os questionários aplicados aos alunos (pré e pós-testes), os protocolos das actividades laboratoriais, a entrevista realizada à Professora das turmas envolvidas no estudo e outros documentos adicionais.

No CD-ROM anexo ao trabalho e na Internet, em http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/anaamaro encontra-se esta tese em versão digital e todos os recursos a ele associados.

http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/anaamaro�



___________________________________________________________________________

Capítulo 2 ___________________________________________________________________________

O Laboratório e o ensino da Química





2. O Laboratório e o ensino da Química

2.1 Princípios orientadores do Programa do 12º ano de Química De acordo com os princípios da Reforma do Ensino Secundário de 2003, a disciplina de Química

(12º ano) surge na sequência da disciplina de Física e Química A, dos 10º e 11º anos, e orienta-se por princípios idênticos, em particular no que se refere à componente desta área científica. O programa de carácter nacional permite, de acordo com o estabelecido na estrutura curricular, a opção por tarefas, estratégias de exploração e metodologias de ensino, conforme os interesses e desenvolvimento dos alunos. Este aspecto pode ser encarado como uma forma de flexibilização, com vista a uma melhor adequação aos interesses dos alunos, como um factor despoletador de motivação pelo estudo da Química. De facto, aquilo que se pretende nesta etapa final do Ensino Secundário é que muitos dos alunos que optaram por frequentar a disciplina se interessem por continuar estudos na área (M. E., 2004).

Visão Geral do Programa O Programa, globalmente subordinado à temática geral “Materiais”, está organizado em três

Unidades: Unidade 1 – Metais e Ligas Metálicas; Unidade 2 – Combustíveis, Energia e Ambiente; Unidade 3 – Plásticos, Vidros e Novos Materiais. A escolha do tipo de materiais a abordar em cada unidade teve em conta critérios de pertinência

social (hábitos de consumo e estilos de vida), económica (indústrias associadas e seu valor acrescentado), cultural (característicos de diferentes épocas), histórica (motores de desenvolvimento tecnológico), ambiental (esgotamento de recursos e implicações para a qualidade do ambiente), ética (valores susceptíveis de serem desenvolvidos, por exemplo políticas contra o sobre-consumo) e científica (conceitos químicos centrais que permitem adquirir conhecimento).

Embora incidindo sobre tipos de materiais diferentes, todas as Unidades seguem princípios idênticos e foram organizadas internamente tendo em conta os critérios atrás referidos, de modo a relevar a integração das perspectivas social, tecnológica e científica do conhecimento, de acordo com a orientação Ciência-Tecnologia-Sociedade seguida nos Programas dos 10º e 11º anos. Os princípios então enunciados continuam a ser defendidos, escolhendo-se agora temas e contextos julgados pertinentes para alunos que concluem uma formação em Química de nível secundário. Esta formação deverá proporcionar uma interpretação razoável e actual da diversidade e complexidade dos materiais



que nos cercam. Mais ainda, a interpretação alcançada deverá ser útil como base para o prosseguimento de estudos em Química de nível superior (M. E., 2004).

Orientações para a organização do ensino da Química Considera-se que a orientação do ensino da Química no 12º ano deverá reger-se por princípios

que promovam a literacia científica dos alunos, surgindo dificuldades, de acordo com os autores, sobre um conceito único de literacia científica e o carácter opcional da disciplina. Importa, portanto, apresentar os princípios, que do nosso ponto de vista justificam as opções programáticas, enquadrados por valores de sociedades democráticas onde o conhecimento será um valor a preservar em favor do desenvolvimento social e da paz. No entanto, apesar das evidências da importância da Ciência e Tecnologia para a Sociedade, não é irrelevante ponderar os objectivos, os conteúdos e as formas de ensino da Ciência e das Tecnologias, neste caso da Química, que são mais adequados para a formação dos alunos (M. E., 2004).

São oito os princípios utilizados na concepção do Programa da disciplina: 1. Ensinar Química como um dos pilares da cultura do mundo moderno. 2. Ensinar Química para o dia-a-dia. 3. Ensinar Química como forma de interpretar o mundo. 4. Ensinar Química para a cidadania. 5. Ensinar Química para compreender a sua inter-relação com a tecnologia. 6. Ensinar Química para melhorar atitudes face a esta Ciência. 7. Ensinar Química por razões estéticas. 8. Ensinar Química para preparar escolhas profissionais (M. E., 2004).



2.2 O Trabalho Laboratorial: algumas considerações

2.2.1 Generalidades

O ensino laboratorial das Ciências nas escolas é demasiado prisioneiro do passado, sendo necessário reexaminar criticamente o seu papel, actualmente, enquanto auxiliar da aprendizagem das Ciências pelos alunos. O ensino de Ciências na escola sem trabalho laboratorial pode considerar-se impensável, embora não possa mais atribuir-se-lhe objectivos que não podem ser realisticamente atingidos ou que poderão ser conseguidos por meios alternativos (Wellington, 1998).

O trabalho laboratorial deve ser dinamizado e (re)orientado para a compreensão de conceitos científicos e para o desenvolvimento de capacidades de pensamento requeridas para a tomada de decisão a nível pessoal, a participação esclarecida em assuntos cívicos e culturais e a produtividade a nível económico.

De facto, envolver os alunos na realização de trabalho laboratorial tende a valorizar as potencialidades deste no sentido de permitir atingir objectivos relacionados com a aprendizagem de conhecimento conceptual e procedimental, bem como a aprendizagem de metodologia científica e a promoção de capacidades de pensamento. Neste último aspecto, é de salientar o desenvolvimento de pensamento crítico e criativo e o desenvolvimento de atitudes como, por exemplo, a abertura de espírito, a objectividade e a prontidão para suspender juízos sempre que a evidência e as razões não sejam suficientes para o sustentar (Hodson, 2000).

Há muitas razões para incluir o trabalho laboratorial nas aulas de Ciências: 1. O envolvimento no trabalho laboratorial ajuda os alunos a adquirir a destreza de um bom

cientista. Assim, são desenvolvidos aspectos relacionados com o planeamento de investigações e uma selecção apropriada de instrumentos, a observação e medição cuidadas, o registo correcto e claro dos resultados, tratando-os, tendo em consideração as condições de validade.

2. A realização de trabalho laboratorial ajuda os alunos a compreender factos e conceitos. 3. A participação no trabalho laboratorial encoraja uma aprendizagem activa em vez de uma

aprendizagem passiva, pois exige que os alunos pensem sobre o objectivo da actividade. 4. Com o trabalho laboratorial, os alunos sentem mais motivação, o que estimula os seus

interesses e gostos. 5. O trabalho laboratorial pode tornar os fenómenos reais. 6. O trabalho laboratorial adiciona variedade e interesse às aulas de Ciências. 7. O trabalho laboratorial ajuda a desenvolver, entre outros, a comunicação, a literacia, o

raciocínio (Hodson, 2000); (Millar, 2004); (Wellington, 1998).



De um modo geral, os objectivos que o trabalho laboratorial permitem alcançar podem ser agrupados, conforme o esquema 2.1, em diferentes domínios: das atitudes (por exemplo, a motivação dos alunos e o estímulo da cooperação entre os mesmos), procedimental (o desenvolvimento de capacidades de observação, o domínio de técnicas laboratoriais), conceptual (por exemplo, aquisição de conceitos ou interpretação de fenómenos), e da metodologia científica (como, por exemplo, resolução de situações problema). O facto de o trabalho laboratorial poder permitir alcançar objectivos daquela diversidade de domínios, não significa que o consiga (pelo menos de igual forma) na prática, pois essa consecução depende do modo como é implementado. Assim, diversos autores (como Wellington, 1998 e Hodson, 2000) assinalam que o papel motivador do trabalho laboratorial não pode ser assumido como um dado adquirido, argumentando como principal causa o facto de o trabalho laboratorial realizado ser o que interessa ao professor e não necessariamente ao aluno.

Domínios que o Trabalho Laboratorial pode permitir alcançar

2.2.2 Dificuldades na introdução do trabalho laboratorial no ensino das Ciências

A importância da realização de trabalho laboratorial no ensino das Ciências tem sido largamente defendida por diversos autores. Contudo, esta importância nem sempre é acompanhada de resultados positivos decorrentes da realização do mesmo. Alguns autores defendem que o insucesso da implementação do trabalho laboratorial reside no modo como o mesmo é realizado, pois este assume habitualmente características prescritivas, assentes no cumprimento de instruções detalhadas, conduzindo os alunos para a resposta correcta (García Barros, 1998). O trabalho laboratorial realizado consiste essencialmente em demonstrações realizadas pelos professores ou actividades de carácter ilustrativo (Dourado, 2001), que reforçam uma ideia de Ciência indutiva.

Por isso, desde há algum tempo, os especialistas têm vindo a defender uma mudança no modo como o trabalho laboratorial é utilizado no ensino das Ciências, que o torne mais coerente com a própria epistemologia da Ciência e com a visão construtivista da aprendizagem. Contudo, nem sempre sugestões preconizadas pela investigação em educação em Ciências conduzem a mudanças nas

Atitudes Procedimental Conceptual Metodologia científica

Esquema 2.1 – Domínios que o Trabalho Laboratorial pode permitir alcançar.



práticas dos professores, pelo que, no caso do trabalho laboratorial, aquelas sugestões podem não ter a expressão desejada.

Além de toda a problemática envolvente sobre dificuldades em realizar trabalho laboratorial e da maioria dos professores de Ciências concordarem que as suas aulas deveriam incluir o trabalho laboratorial, na maior parte dos casos, tal não acontece.

As razões apresentadas pelos professores para não realizarem actividades laboratoriais podem ser incluídas em três categorias: (S.A., Pratical Work in science).

o Falta de condições laboratoriais; o Escassez de tempo; o Elevado número de alunos por turma.

2.2.3 Considerações sobre a imprecisão de linguagem na classificação das modalidades de trabalho prático

Apesar da existência de vasta informação acerca do assunto, ainda é comum a utilização, de forma imprecisa, dos termos que caracterizam as diferentes modalidades de trabalho prático: trabalho laboratorial, trabalho de campo e trabalho experimental.

Segundo Hodson, 2000, o trabalho laboratorial, o trabalho de campo e o trabalho experimental são modalidades de trabalho prático reconhecidas, quer por professores quer por investigadores, como recursos de inegável valor no ensino e aprendizagem das Ciências.

O trabalho laboratorial refere-se a actividades que requerem a utilização de materiais de laboratório, mais ou menos convencionais, podendo ser realizadas num laboratório, ou mesmo numa sala de aula, desde que não sejam necessárias condições especiais, sobretudo de segurança, para a realização das mesmas (Dourado, 2001).

As actividades de trabalho de campo proporcionam a possibilidade de percepção da amplitude, da diversidade e da complexidade dos fenómenos naturais, das transformações que ocorrem na natureza, da diversidade da fauna e flora de uma dada região e da sua interacção com o meio. Estes aspectos favorecem ocasiões privilegiadas para a aquisição de conhecimentos e para o desenvolvimento de capacidades, nomeadamente no que respeita à observação, à interpretação, à reflexão e à análise dos fenómenos em ambiente natural (Chaves, 2003).

Segundo Leite (2001), o trabalho experimental envolve todas as actividades que exigem o controlo e manipulação de variáveis. Logo, as actividades experimentais podem corresponder a actividades laboratoriais, de campo ou a qualquer outro tipo de trabalho prático.

De um modo mais resumido, a relação entre os vários tipos de trabalho referidos anteriormente é apresentada no esquema 2.2, cuja análise permite inferir a abrangência do trabalho prático.



Trabalho Laboratorial

Trabalho de

Campo Trabalho Experimental

Esquema 2.2- Relação entre os vários tipos de Trabalho Prático (adaptado de Leite, 2001).



2.3 Actividades laboratoriais em estudo: alguns aspectos relevantes

2.3.1 Um Ciclo do Cobre

2.3.1.1 Enquadramento no Programa de 12º ano de Química

A actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” surge enquadrada no tema denominado “Metais e ligas metálicas”, do Programa de 12º ano de Química. Esta actividade laboratorial de carácter obrigatório envolve diversos conceitos químicos inter-ligados, tal como é possível verificar no esquema 2.3, nos campos assinalados.

A actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” centra-se na questão: Como reciclar um metal usando processos químicos?. Por outro lado, podem destacar-se diversos objectos de ensino: reactividade de um elemento metálico, exploração da Química do cobre, reacções de oxidação-redução, reacções de ácido-base e reacções de precipitação. Associada a esta actividade existem, ainda, os seguintes objectivos de aprendizagem:

• Caracterizar a reactividade de elementos metálicos, tendo como exemplo a reactividade do cobre;

• Reconhecer a importância da reciclagem do cobre e as potencialidades da reciclagem dos metais em geral;

• Identificar alguns problemas de poluição relacionados com a reciclagem do cobre (M. E., 2004) Este trabalho consiste na realização e observação de uma sequência de reacções envolvendo o

elemento cobre. Existem diversas variantes de trabalhos laboratoriais com compostos de cobre que, por terem a mesma espécie como reagente inicial e produto final de um conjunto de reacções sucessivas, são designadas por "Ciclo do Cobre". No entanto, alguns destes ciclos são limitados a reacções de um só tipo (por exemplo, reacções de complexação) ou não incluem o próprio metal como substância. Tendo em consideração os objectivos de aprendizagem previstos, é importante que o trabalho seja executado pelos alunos com o grau de elaboração proposto (M. E., 2004).



Esquema 2.3- Contextualização dos conceitos relacionados com a actividade laboratorial de “Um Ciclo do Cobre”

(Adaptado de Ministério da Educação, 2004).



2.3.1.2 A era do cobre

Apesar da idade dos metais ter tido início cerca de 8000 a. C., não se pode apontar um fim para este período que mudou radicalmente a civilização, ao colocar termo à idade da pedra. Tudo começou com a exploração do cobre, o primeiro metal a ser transformado pelo ser humano (M. E., 2004).

A palavra Cobre deriva da palavra latina Cuprum, que por sua vez deriva da palavra Cyprium, usada para designar a ilha de Chipre, situada na zona leste do Mediterrâneo e considerada a principal jazida do cobre antigo. O cobre foi o primeiro metal a ser utilizado pelas civilizações antigas, pois este metal pode surgir na natureza na sua forma nativa, ou seja, pode encontrar-se livre (figura 2.1). Além disto, o cobre apresenta uma cor bastante atraente e também possui uma elevada maleabilidade, sendo portanto facilmente trabalhado.

Figura 2.1 – Amostra de cobre no estado nativo (Gauss, 2006). Para além dos importantes depósitos de cobre na ilha de Chipre, este era relativamente vulgar

em quase toda a zona mediterrânica, em Inglaterra (na Cornualha e em Devon), na França Ocidental e na zona central europeia (na Saxónia e na Boémia). Aparece à superfície, junto a correntes de água e nas paredes de desfiladeiros, embora muitas vezes com uma cor azul-esverdeada, resultado da formação de carbonato por exposição às intempéries do clima.

No Médio Oriente, as primeiras grandes civilizações a usarem metais foram as das cidades-estado da Suméria. Os Sumérios navegaram no rio Eufrates, nas rotas do comércio que incluíam o transporte de cobre da Arménia para norte. A designação suméria para o cobre, “urudu”, é a mesma palavra usada para designar o rio Eufrates, literalmente, “rio de cobre”.

Em Gerza, no rio Nilo, a sul da moderna cidade do Cairo, os seus habitantes desenvolveram uma civilização baseada na metalurgia do cobre, tendo aprendido, por volta do ano 3500 a. C., os fundamentos básicos da metalurgia daquele metal com imigrantes vindos da Mesopotâmia (Wikipédia, 2006; Simões, 2005).



Actualmente, a maior mina de cobre do mundo a céu aberto, representada na figura 2.2, situa-se em Chuquicamata, no Chile.

Figura 2.2 – Mina de cobre em Chuquicamata, no Chile (Pepe, 2006).

2.3.1.3 Propriedades e aplicações do cobre

O cobre é um elemento relativamente escasso, constituindo apenas 6,8 x 10-3 % da massa da crosta terrestre. Este elemento pode surgir na natureza na forma nativa (não combinada) ou combinado com outros elementos, em minérios como, por exemplo, a calcopirite, CuFeS2.

O cobre metálico, de cor castanho-avermelhado, apresenta o segundo valor mais elevado de condutividade eléctrica (a prata é o elemento com maior condutividade eléctrica) e é um bom condutor térmico. Na tabela 2.1, resume-se um conjunto de algumas propriedades características deste elemento (Chang, 2005).

Tabela 2.1 – Características principais do cobre. PROPRIEDADES DO COBRE

Número atómico 29

Massa atómica 63,546

Raio atómico 1,35 pm

Configuração electrónica [Ar] 3d10 4s1

1ª Energia de ionização 745,5 kJ mol-1

2ª Energia de ionização 1957,9 kJ mol-1

Electronegatividade 1,9

Densidade 8,96

Estado físico, a 25 ºC Sólido

Ponto de fusão 1083 ºC

Ponto de ebulição 2595 ºC

Capacidade calorífica molar (sólido) 24,440 J K-1 mol-1



De acordo com a configuração electrónica de valência do cobre (3d10 4s1), este pode originar

dois catiões: o ião +Cu , com a configuração electrónica de valência 3d10, e o ião +2Cu , com a

configuração electrónica de valência 3d9. Deste modo, o cobre é um elemento de transição porque, pelo

menos o ião +2Cu , possui uma orbital d incompleta (Chang, 2005).

De facto, nos compostos em cuja composição surge o cobre, este surge principalmente nos estados de oxidação +1 e +2. O cobre no estado de oxidação +1 é menos estável e, em solução aquosa, sofre dismutação. Assim, o ião cuproso, Cu+, em solução, é facilmente reduzido a metal ou oxidado ao estado +2, conforme está traduzido nas equações químicas (2.1) e (2.2), respectivamente.

( ) −+ + eaqCu → ( )sCu Eº = 0,52 V (2.1)

( )aqCu + → (2.2)

Globalmente, o processo de dismutação pode ser traduzido pela equação química (2.3). A esta

reacção corresponde uma constante de equilíbrio com o valor de 2 x 106, a 25ºC. No entanto, a reacção

pode ser invertida na presença de ligandos ( −Cl e −CN ) que complexam mais fortemente com Cu(I) do

que com ( )IICu .

( )aqCu2 + → ( ) +sCu (2.3)

O ião cúprico, +2Cu , pode formar um hexaaquocomplexo de cor azul, ( )[ ] +262OHCu , com a

estrutura de um octaedro tetragonal distorcido, no qual duas moléculas de água estão mais distantes do cobre do que as outras quatro moléculas. Por outro lado, a adição de base ao ião cúprico conduz à

precipitação de hidróxido de cobre(II), ( )2OHCu , que é insolúvel em água, mas dissolve-se

ligeiramente em solução concentrada de −OH , formando o ião ( )−3OHCu . O hidróxido de cobre (II),

( )2OHCu , também se dissolve facilmente em solução aquosa de 3NH , formando o ião

( )[ ] +243NHCu , de cor azul intensa, que apresenta uma estrutura tetragonal distorcida. A adição de

ácido a este complexo leva à precipitação de ( )2OHCu que se pode dissolver, de novo, com a adição

de excesso de ácido (Russell, 1982). O consumo total de cobre no mundo ocidental no ano de 1997 foi de cerca de 13 milhões de

toneladas. A indústria eléctrica consumiu cerca de 50% e a da construção cerca de 14%. O cobre é um metal que possui um elevado número de aplicações no nosso dia-a-dia. Este metal é maioritariamente utilizado como condutor eléctrico, sendo também bastante importante em medicina (são utilizadas lentes de cristal de cobre em radiologia para a detecção de pequenos tumores), no fabrico de ligas, no

( ) −+ + eaqCu2 Eº= -0,15 V

( )aqCu2+ Eº = 0,37 V

http://pt.wikipedia.org/wiki/Radiologia�



revestimento de fachadas, em caleiras, em escultura, na cunhagem de moedas, etc. Um dos compostos de cobre – sulfato de cobre (II) – é também fundamental na agricultura. Um resumo das aplicações do cobre está representado no esquema 2.4 (Wikipédia, 2006).

Aplicações do cobre

Esquema 2.4 - Algumas aplicações do cobre.

2.3.1.4 Purificação do cobre

Na natureza existem vários minerais de cobre, como a bonite ( 45FeSCu ), a covelite ( CuS ), a

calcocite ( SCu2 ), a calcopirite ( 2CuFeS ), etc. Contudo, a calcopirite é o mineral de cobre mais comum,

sendo também o seu minério mais importante (Bishop, 2005). Dispondo do minério calcopirite, CuFeS2, o metal cobre pode ser obtido por fusão ou calcinação,

resultando SCu2 e posteriormente o metal, de acordo com as reacções traduzidas pelas equações

químicas (2.4) e (2.5).

( ) ( )gO4sCuFeS2 22 + → ( ) ( ) ( )gSO3sFeO2sSCu 22 ++ (2.4)

( ) ( )gOsSCu 22 + → ( ) ( )gSOsCu2 2+ (2.5)

O cobre metálico assim obtido não é puro, contendo impurezas como zinco, ferro, prata e ouro. Para a sua purificação pode-se recorrer à electrólise ou à refinação por zonas, conforme está esquematizado nas figuras 2.3 e 2.4, respectivamente.

Figura 2.3– Representação esquemática da purificação electrolítica do cobre (Adaptado de Chang, 2005).

Ligas Fios e cabos eléctricos

Canalizações Escultura

Medicina Motores eléctricos

Revestimento de fachadas



No processo de purificação electrolítico, os eléctrodos de cobre “impuro” e cobre puro, mergulhados numa solução de ácido sulfúrico contendo iões Cu2+ (electrólito), funcionam de ânodo e cátodo, respectivamente, de acordo com as reacções traduzidas pelas equações (2.6) e (2.7):

Ânodo (oxidação): ( )sCu → (2.6)

Cátodo (redução): → ( )sCu (2.7)

As impurezas reactivas que existem no ânodo de cobre, como o ferro e o zinco, são também

oxidadas no ânodo e vão para a solução na forma de iões +2Fe e +2Zn , que não são, no entanto,

reduzidos no cátodo. Por sua vez, os metais menos reactivos, tais como o ouro e a prata, não são oxidados no ânodo; à medida que o ânodo de cobre se dissolve, estes metais caem eventualmente para o fundo da célula. O resultado global deste processo é a transferência de cobre do ânodo para o cátodo. O cobre obtido através deste processo possui uma pureza superior a 99,5% (Chang, 2005); (Reger, 1997).

Outra técnica usada com o objectivo de obter metais muito puros é a refinação por zonas. Neste processo, introduz-se uma haste do metal impuro numa bobina, que é uma resistência eléctrica de aquecimento, que funde o metal (figura 2.4).

Figura 2.4 - Representação do processo refinação por zonas.

( ) −+ + e2aqCu2

( ) −+ + e2aqCu2



À medida que a haste metálica emerge da bobina de aquecimento, arrefece e o metal puro cristaliza, deixando as impurezas na porção de metal fundido que ainda se encontra no interior da bobina de aquecimento. Quando a zona fundida que transporta as impurezas, agora em maior quantidade, atinge o extremo da haste, é arrefecida e depois cortada. A repetição sucessiva deste processo conduz a um metal com uma pureza superior a 99,99% (Chang, 2005); (Reger, 1997).

2.3.1.5 A actividade laboratorial

Reciclar materiais é um dos pilares de qualquer desenvolvimento continuado e sustentado, pois os recursos naturais não são ilimitados.

O cobre é um metal bastante utilizado a nível industrial e os resíduos resultantes das suas aplicações apresentam, frequentemente, malefícios para o meio ambiente. Este último aspecto, bem como a necessidade crescente de preservar matérias primas e economizar energia, impõe a reciclagem de tais resíduos, ainda que tal operação possa tornar-se dispendiosa.

O cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que permitem recuperar o metal inicial. Esta sequência denomina-se “Ciclo do Cobre”. O rendimento desta “reciclagem” do cobre dependerá de vários factores, entre os quais a extensão das reacções Químicas envolvidas, a existência de reacções laterais, o grau de pureza dos reagentes ou o cuidado posto na técnica laboratorial (Gil, et al. 2005).

O ciclo do cobre permite evidenciar a ocorrência de reacções químicas envolvendo a formação de um precipitado, a libertação de um gás, a alteração de cor ou com uma variação de temperatura. Na figura 2.5, está representado esquematicamente um ciclo do cobre, em que ocorrem (ou podem ocorrer) diversas transformações químicas.

Passo 1

Passo 2

Passo 3

Passo 4

Passo 5

Figura 2.5 - Representação esquemática de um ciclo do cobre (Gil et al., 2005).



Assim, para o ciclo do cobre apresentado na figura 2.5, as sucessivas transformações podem ser resumidas da seguinte forma:

Passo 1: Reacção de oxidação-redução.

( ) ( )aqHNO4sCu 3+ → ( ) ( ) ( ) ( )gNO2lOH2aqNOCu 2223 ++ (2.8)

A equação química indicada representa a reacção de oxidação do cobre metálico a Cu2+, na presença de ião nitrato (agente oxidante). Neste passo, há formação de nitrato de cobre (II) (sólido de cor azul esverdeado) e a libertação de vapores castanhos (dióxido de azoto).

Passo 2: Reacção de precipitação.

( ) ( ) ( )aqNaOH2aqNOCu 23 + → ( ) ( ) ( )aqNaNO2sOHCu 32 + (2.9)

Neste passo dá-se a reacção de hidróxido de sódio com nitrato de cobre (II), resultando a precipitação de um sólido, o hidróxido de cobre (II) (sólido azul claro).

Passo 3: Reacção de decomposição.

( ) ( )sOHCu 2 ⎯→⎯Δ ( ) ( )lOHsCuO 2+ (2.10)

O hidróxido de cobre (II) formado anteriormente, é decomposto, por aquecimento, em óxido de cobre (II) (sólido preto) e água.

Passo 4: Reacção de ácido-base.

( ) ( )aqSOHsCuO 42+ → ( ) ( )lOHaqCuSO 24 + (2.11)

Neste passo faz-se reagir o óxido de cobre(II) – carácter básico - com ácido sulfúrico, originando um sal (sulfato de cobre) e água.

Passo 5: Reacção de oxidação - redução.

( ) ( )sZnaqCuSO4 + → ( ) ( )aqZnSOsCu 4+ (2.12)

Nesta equação química está representada a reacção de redução do ião cobre (II) a cobre metálico, na presença de zinco (agente redutor). Neste passo, há formação de sulfato de cobre (II) e cobre metálico.

As reacções químicas responsáveis pelas transformações ocorridas nos diversos passos anteriormente descritos são de diferentes tipos, pelo que se segue uma abordagem sucinta das suas características.



Reacção de oxidação – redução Uma reacção de oxidação-redução (ou reacção redox) é caracterizada por um processo de

transferência de electrões entre espécies. Numa reacção redox, pelo menos uma espécie tem que ser oxidada e pelo menos outra tem de ser reduzida.

Por simplicidade, as reacções redox são frequentemente representadas como duas reacções de eléctrodo, para evidenciar as espécies entre as quais existe a transferência de electrões. Numa reacção de eléctrodo dá-se a reacção de oxidação ou a reacção de redução, aparecendo explicitamente os electrões envolvidos. A reacção parcial de oxidação envolve a perda de electrões, enquanto a reacção parcial de redução traduz o ganho de electrões.

Tal como em qualquer reacção Química, as cargas e o número de átomos de cada elemento têm de estar acertados em todas as equações que traduzem as reacções de eléctrodo.

Em qualquer reacção de oxidação-redução, a espécie oxidante é aquela que provoca a oxidação de outras espécies, “aceitando” os electrões destas. A espécie redutora é a substância que “fornece” electrões para uma outra espécie que é reduzida. A espécie redutora perde electrões e, portanto, oxida-se (Reger, 1997); (Chang, 2005).

Reacção de precipitação Uma reacção de precipitação envolve a formação de um ou vários compostos insolúveis, em

solução, como resultado da reacção entre compostos solúveis. As reacções de precipitação são convenientemente descritas por equações iónicas efectivas. Por exemplo, a mistura de uma solução de hidróxido de sódio com uma solução de nitrato de cobre (II), produz o hidróxido de cobre (II) sólido como precipitado, tal como está representado pela equação química (2.9).

Uma vez que todos os compostos envolvidos nesta reacção, excepto o Cu(OH)2(s), são solúveis, dissociando-se em iões em solução, a reacção iónica completa é traduzida por (2.13), embora a equação iónica efectiva seja traduzida pela equação (2.14) (Reger, 1997).

( ) ( ) ( )aqOH2Na2aqNO2aqCu 32 −+−+ +++ → ( ) ( ) ( ) ( )aqNO2aqNa2sOHCu 32

−+ ++ (2.13)

→ ( ) ( )sOHCu 2 (2.14)

Reacção ácido-base A reacção entre um ácido e uma base designa-se por reacção de neutralização. Estas reacções,

em meio aquoso, originam um sal e água. Um sal é um composto iónico constituído por um catião

diferente de +H e um anião diferente de −OH ou −2O . Todos os sais são electrólitos fortes.

( ) ( )aqOH2aqCu 2 −+ +



Na actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre”, dá-se uma reacção de ácido-base num dos passos, tal como está evidenciado em (2.15):

( ) ( )aqSOHsCuO 42+ → ( ) ( )lOHaqCuSO 24 + (2.15)

Base Ácido Sal Água Neste caso, o óxido de cobre (II) funciona como a base e reage com o ácido sulfúrico (ácido

diprótico).

Reacção de decomposição Uma reacção de decomposição corresponde à rotura de uma ou mais ligações num composto,

originando-se duas ou mais novas espécies. No caso concreto da actividade laboratorial, o hidróxido de cobre (II) é decomposto em óxido de cobre (II) (sólido preto) e água, por aquecimento, de acordo com a reacção traduzida em (10) (Reger, 1997).

2.3.1.6 Prevenção e segurança Química

Pela importância de que se reveste a segurança Química na realização de actividades laboratoriais, seguem-se algumas considerações relacionadas com o trabalho laboratorial “Um Ciclo do Cobre”, para as quais os estudantes devem ser devidamente alertados.

A segurança é uma responsabilidade colectiva que requer a cooperação de todos os utilizadores do laboratório. Os acidentes resultam normalmente de uma atitude indiferente dos utilizadores, ausência de senso comum ou falha no cumprimento das instruções a seguir. Antes de qualquer trabalho laboratorial o operador deve estar informado sobre os riscos inerentes aos reagentes a utilizar, bem como conhecer as precauções de segurança e os procedimentos de emergência em caso de acidente (Pereira, 2000).

De seguida apresentam-se duas tabelas, uma com a identificação dos riscos que os compostos envolvidos nesta actividade laboratorial apresentam – tabela 2.2 – e outra com os procedimentos de segurança associados a cada um – tabela 2.3.

Tabela 2.2 – Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” (Sigma

Aldrich, 2006); (Merck, 2006); (Air Liquide, 2003).

Substância Aspectos de risco

Cobre

(em pó)

R11 - Facilmente inflamável.



Ácido sulfúrico

(solução concentrada)

R25 - Tóxico por ingestão.

R35 - Provoca queimaduras graves.

R36 - Irritante para os olhos.

R37 - Irritante para as vias respiratórias.

R38 - Irritante para e pele.

R49 - Pode causar cancro por inalação.

Ácido clorídrico


R34 - Provoca queimaduras.


Ácido nítrico


R8 - O contacto com materiais combustíveis pode causar incêncido.

R35 - Provoca queimaduras graves.

Hidróxido de sódio



Acetona R11 - Facilmente inflamável.

R36 - Irritante para os olhos.

R66 - Pode provocar secura da pele ou fissuras, por exposição repetida.

R67 - Pode provocar sonolência e vertigens, por inalação dos vapores.

Dióxido de azoto R26 - Muito tóxico por inalação.


Zinco

(em pó)

R15 - Em contacto com a água liberta gases extremamente inflamáveis.

R17 - Espontaneamente inflamável ao ar.

R50 - Muito tóxico para os organismos aquáticos.

R53 - Pode causar efeitos nefastos a longo prazo no ambiente aquático.



Tabela 2.3 – Aspectos de segurança associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006); (Air Liquide, 2003).

Substância Aspectos de segurança

Cobre

(em pó)

S16 - Manter afastado de qualquer chama ou fonte de ignição - Não fumar.

Ácido sulfúrico


S26 - Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e abundantemente

em água e chamar um médico.

S30 - Nunca adicionar água.

S37 - Usar luvas*.

S45 - Em caso de acidente ou indisposição consultar imediatamente um

médico (se possível mostrar-lhe o rótulo do produto).

Ácido clorídrico


S9 - Manter o recipiente num local bem ventilado: hotte.


com água e chamar um médico.

S36 - Usar vestuário de protecção adequado: bata.

S37 - Usar luvas*.

S39 - Usar protecção adequada para os olhos: óculos de segurança.



Ácido nítrico


S23 - Não respirar o vapor: utilizar a hotte.


com água e consultar um médico.


S37 - Usar luvas*.






Hidróxido de sódio





S37 - Usar luvas*.




Acetona S9 - Manter o recipiente num local bem ventilado.

S16 - Manter afastado de qualquer fonte de ignição - Não fumar.

S23 – Não respirar os vapores: utilizar a hotte.

S33 - Evitar a acumulação de cargas electrostáticas.


com água e consultar um médico.

Dióxido de azoto S9 - Manter em local bem ventilado: utilizar a hotte.



S28 - Em caso de contacto com a pele lavar imediata e abundantemente

com água durante pelo menos 15 minutos.


S37 - Usar luvas*.



médico.



Zinco S43 - Em caso de incêncio usar pó seco.

S46 - Em caso de ingestão consultar imediatamente um médico e mostrar o

rótulo ou a embalagem.

S60 - Elimina-se o produto e o recipiente como resíduos perigosos.

S61 - Evitar a sua libertação para o meio ambiente. Ter em atenção as

instruções específicas das fichas de dados de Segurança.

*Nota: Nesta actividade laboratorial utilizaram-se luvas de látex, uma vez que se trabalhou com ácidos e uma base diluídos.

2.3.2 Funcionamento de um sistema tampão


A actividade laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão” surge enquadrada no tema

denominado “Metais e ligas metálicas”, do Programa de 12º ano de Química. Esta actividade laboratorial, sendo de carácter obrigatório, também envolve diversos conceitos químicos inter-ligados, tal como é possível verificar no esquema 2.5, nos campos assinalados..

A actividade laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão” centra-se na questão: “Como simular o efeito tampão do sangue face a variações de pH?”. Por outro lado, pode destacar-se um objecto de ensino que é avaliar experimentalmente o efeito de um sistema tampão. Associada a esta actividade existem, ainda, os seguintes objectivos de aprendizagem:

• Realizar um titulação ácido forte-base fraca; • Elaborar tabelas para registo de resultados; • Explicar a necessidade de um rigoroso controlo de variáveis; • Interpretar tabelas dos resultados obtidos (M. E., 2004).



Esquema 2.5- Contextualização dos conceitos relacionados com a actividade laboratorial de “Funcionamento de

um sistema tampão” (Adaptado de Ministério da Educação, 2004).



2.3.2.2 Generalidades

Uma solução tampão caracteriza-se por ter a capacidade de resistir a variações de pH, resultantes da adição de pequenas quantidades de ácido ou base. Tal sucede porque a solução tampão contém

concentrações de ácido e de base suficientemente elevadas para reagirem com os iões −OH e +H que

lhe sejam adicionados; por outro lado, as espécies ácida e básica que constituem a solução tampão não se devem consumir mutuamente numa reacção de neutralização. Estas condições são satisfeitas por um par ácido-base conjugado, isto é, um ácido fraco e a sua base conjugada ou uma base fraca e o seu

ácido conjugado (exemplos: COONaCOOH/CHCH 33 ; 323 CO/NaNaHCO ).

Os sistemas tampão são muito importantes em sistemas químicos e biológicos. Por exemplo, no corpo humano existem vários tampões que são fundamentais para garantir o pH de diversos fluidos, cujo bom funcionamento é essencial à nossa sobrevivência. O sangue que circula nos tecidos transporta oxigénio e nutrientes para manter as células vivas e remove o dióxido de carbono e outros compostos inúteis ao metabolismo. A natureza faz uso de vários sistemas tampão para distribuir o oxigénio e remover dióxido de carbono de um modo extremamente eficiente. O sangue é um sistema muitíssimo complexo, mas para os objectivos em questão apenas se vai fazer referência ao plasma sanguíneo e aos glóbulos vermelhos ou eritrócitos. O plasma sanguíneo contém muitas espécies, incluindo proteínas, iões metálicos e fosfatos orgânicos. Os eritrócitos contêm moléculas de hemoglobina, assim como a

enzima anidrase carbónica, que catalisa tanto a formação do ácido carbónico ( 32COH ) como a sua

decomposição, de acordo com a equação química (2.16).

O(l)H(aq)CO 22 + (aq)COH 32 (2.16)

As substâncias no interior do eritrócito estão protegidas do fluido extracelular (plasma

sanguíneo) por uma membrana que é selectivamente permeável. O pH do plasma sanguíneo é mantido

a cerca de 7,40 por vários sistemas tampão, sendo o mais importante o par -3HCO / 32COH . No

eritrócito, onde o pH é 7,25, os principais sistemas tampão são -3HCO / 32COH e a hemoglobina que é

uma proteína complexa contendo vários protões, sendo ionizável. Numa aproximação grosseira, podemos tratá-la como um ácido monoprótico, representado por HHb, estando traduzida na equação química (2.17) a respectiva reacção de dissociação (HHb representa uma molécula de hemoglobina e

-Hb a sua base conjugada).

HHb(aq) (aq)Hb(aq)H −+ + (2.17)



A oxihemoglobina (HHbO2), formada pela combinação da hemoglobina com o oxigénio, é um ácido mais forte que HHb, cuja reacção de dissociação está representada na equação química (2.18).

(aq)HHbO2 (aq)HbO(aq)H 2−+ + (2.18)

O dióxido de carbono produzido pelos processos metabólicos difunde-se para dentro do

eritrócito, onde é rapidamente convertido em (aq)COH 32 , pela anidrase carbónica, tal como está

representada pela equação química (2.16). A ionização do ácido carbónico representada pela equação química (2.19), tem duas consequências importantes: a primeira, é que o ião bicarbonato difunde-se para fora do eritrócito e é transportado pelo plasma para os pulmões (este é o principal mecanismo para remover o dióxido de carbono); a segunda, é o desvio do equilíbrio (equação química (2.20)), a favor da

formação da molécula de oxihemoglobina não ionizada, provocado pelos iões +H :

(aq)COH 32 (aq)-HCO(aq)H 3++ (2.19)

(aq)-HbO(aq)H 2++ (aq)HHbO2 (2.20)

Uma vez que HHbO2 liberta oxigénio mais facilmente do que a sua base conjugada ( -2HbO ), a

formação do ácido promove a reacção representada pela equação química (2.21):

(aq)HHbO2 (aq)OHHb(aq) 2+ (2.21)

As moléculas de O2 difundem-se para fora do eritrócito e são recebidas pelas outras células dos

tecidos para realizar o metabolismo. Quando o sangue venoso volta aos pulmões, os processos acima referidos são invertidos. Os iões bicarbonato difundem-se, então, para dentro do eritrócito, onde reagem com a hemoglobina para formar o ácido carbónico, de acordo com a equação química (2.22):

(aq)-HCOHHb(aq) 3+ (aq)COH(aq)-Hb 32+ (2.22)

A maior parte do ácido é, então, convertido em CO2 pela anidrase carbónica, de acordo com a

reacção representada pela equação química (2.23):

(aq)COH 32 O(l)H(aq)CO 22 + (2.23)

O dióxido de carbono difunde-se até aos pulmões e é expirado. A formação dos iões -Hb

(devida à reacção representada pela equação (2.22)) também favorece a captação do oxigénio nos

pulmões (ver equação (2.24)) porque -Hb tem maior afinidade para o oxigénio do que HHb.



(aq)O(aq)-Hb 2+ (aq)-HbO2 (2.24)

Quando o sangue arterial volta a fluir pelos tecidos do corpo, todo o ciclo se repete. Se o pH do sangue é inferior a 6,7 ou é superior a 7,8, isso poderá evidenciar problemas de

saúde: acidose, no primeiro caso, e alcalose, no segundo. Por isso, a análise do pH do sangue e do

respectivo teor em 2CO e em −3HCO é usado em diagnóstico médico (Chang, 2005); (Gil et al., 2005).

2.3.2.3 Cálculo do pH de uma solução tampão

Uma solução contendo um ácido fraco, HA, e a sua base conjugada, −A , pode ser ácida, neutra ou básica dependendo do deslocamento dos dois equilíbrios químicos traduzidos pelas equações químicas (2.25) e (2.26):

( )aqHA ( ) ( )aqHaqA +− + (2.25)

( ) ( )lOHaqA 2+− ( ) ( )aqHAaqOH +− (2.26)

Para cada um dos equilíbrios químicos representados em (2.25) e (2.26) correspondem

constantes de equilíbrio que são expressas pelas equações (2.27) e (2.28), respectivamente, sendo wK

a constante de autoprotólise da água.

[ ] [ ][ ]HA

AHa

−+ ×=K (2.27)

[ ] [ ][ ] a

wb K

KK =

×= −

−

AHAOH (2.28)

As duas expressões de constante de equilíbrio (equações (2.27) e (2.28)) mostram que a

concentração relativa dos iões +H e −OH depende não só de aK e bK , mas também da razão das

concentrações de ácido e da sua base conjugada. Rearranjando a equação (2.28), pode-se obter a equação (2.29) e aplicando-se-lhe o simétrico do

logaritmo a ambos os lados, obtém-se a equação (2.30).

[ ] [ ][ ]−

+ =AHAKH a (2.29)

[ ] [ ][ ]−

+ −−=−AHAKH a logloglog (2.30a)

ou



[ ] [ ][ ]HAAKH a

−+ +−=− logloglog (2.30b)

Assim, a equação (2.30b) pode ser escrita na forma representada em (2.31), que é conhecida por

equação Henderson-Hasselbalch.

[ ][ ]HAApKpH a

−

+≈ log (2.31)

O conhecimento dos valores de aK e das concentrações do ácido e da base conjugados permite

calcular o pH da solução (Harris, 1999); (Skoog, 1996); (Chang, 2005). A equação Henderson-Hasselbalch é deduzida a partir de uma expressão da constante de

equilíbrio. Quando as concentrações iniciais (ou analíticas) do ácido fraco HA e do seu sal são

razoavelmente elevadas ( 3dmmol1,0 −≥ ), pode-se desprezar a ionização do ácido e a hidrólise do

sal. Esta aproximação é considerada válida porque HA é um ácido fraco e a extensão da hidrólise do ião −A é geralmente muito pequena. Mais ainda, a presença de −A (proveniente do sal) contribui para

suprimir a hidrólise de HA . Portanto, neste caso é possível considerar, sem erro apreciável, que as concentrações de equilíbrio são as concentrações iniciais (Skoog, 1996); (Chang, 2005).


Na actividade laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão”, pretende-se realizar uma titulação de uma solução de carbonato de sódio (base) com uma solução de ácido clorídrico (ácido) – titulação ácido forte-base fraca. Como o carbonato de sódio é uma base diprótica a curva da sua titulação tem dois pontos de equivalência. O primeiro surge para o valor pH=8,3 e corresponde à conversão do carbonato em hidrogenocarbonato cuja equação química se encontra representada em (2.32).

( ) ( )aqHaqCO23

+− + → ( )aqHCO3− (2.32)

O segundo ponto de equivalência surge a pH=3,7 e diz respeito à conversão do hidrogenocarbonato a ácido carbónico está representado na equação química (2.33).

( ) +− + HaqHCO3 (aq) → ( )aqCOH 32 (2.33)

A fiabilidade dos valores obtidos para os dois pontos de equivalência, nesta actividade laboratorial, pode ficar afectada devido a possíveis erros experimentais: incorrecções nas leituras de valores da



bureta, na preparação incorrecta das soluções, bem como os erros inerentes aos instrumentos de medida, em particular a calibração incorrecta do eléctrodo (Gil et al., 2005).


Como em qualquer outra actividade laboratorial, há riscos que deverão ser minimizados pela

implementação de regras de segurança. Apresentam-se duas tabelas, uma com a identificação dos riscos que os compostos utilizados

nesta actividade laboratorial apresentam – tabela 2.4 – e outra com os procedimentos de segurança associados a cada um – tabela 2.5.

Tabela 2.4 - Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

Substância Aspectos de risco

Carbonato de sódio R36 - Irritante para os olhos.


Ácido clorídrico




Tabela 2.5 - Aspectos de segurança associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Funcionamento de um sistema tampão” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

Substância Aspectos de segurança

Carbonato de sódio S22 - Não respirar o pó.

S26 - Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e

abundantemente com água e consultar um médico.

Ácido clorídrico


S9 - Manter o recipiente num local bem ventilado: utilizar a hotte.

S26 - Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e

abundantemente com água e chamar um médico.


S37 - Usar luvas*.



S39 - Usar protecção adequada para os olhos: óculos de

segurança.

S45 - Em caso de acidente ou indisposição consultar

imediatamente um médico (se possível mostrar-lhe o rótulo do

produto).

*Nota: Nesta actividade laboratorial utilizaram-se luvas de látex, uma vez que se trabalhou com ácidos e uma base diluídos.

2.3.3 Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois


A actividade laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” surge enquadrada no tema denominado “Combustíveis, Energia e Ambiente”, do programa de 12º ano de Química. Esta actividade laboratorial é também de carácter obrigatório, envolvendo vários conceitos químicos inter-ligados, tal como está assinalado no esquema 2.6.

A actividade laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” centra-se na questão: “Qual a influência da posição do grupo OH e do comprimento da cadeia carbonada de álcoois na energia libertada na sua combustão?”. Por outro lado, pode destacar-se a evidência da variação de entalpia na combustão de álcoois diferindo no comprimento da cadeia carbonada: metanol, etanol, propanol, butanol. Por indisponibilidade de reagentes e tempo, não foi possível estudar outros álcoois com o grupo funcional em diferentes posições na cadeia carbonada. Contudo, tal não será difícil de conseguir futuramente, permitindo, assim, evidenciar a influência da posição do grupo –OH na entalpia de combustão dos álcoois.

Associada a esta actividade existem, ainda, os seguintes objectivos de aprendizagem: • Explicar a necessidade de um rigoroso controlo de variáveis; • Traçar um gráfico de entalpia de combustão dos álcoois, ΔcH, em função do número de átomos

de carbono da cadeia carbonada; • Interpretar o gráfico obtido; • Elaborar uma tabela para registo de resultados (M.E., 2004).



Esquema 2.6- Contextualização dos conceitos relacionados com a actividade laboratorial de “Determinação da

entalpia de combustão de diferentes álcoois” (Adaptado de Ministério da Educação, 2004).



2.3.3.2 Calorimetria: alguns fundamentos

No laboratório, o “calor” posto em jogo numa transformação (processo físico ou químico) pode ser avaliado com um calorímetro. Tal pode envolver uma mudança de fase, de temperatura, de pressão, de composição Química ou qualquer outra propriedade do sistema associada com trocas de calor. É, então, possível que um calorímetro possa ser usado para medir, de uma forma indirecta, outras quantidades além do calor. Contudo, vulgarmente, em sistemas não reactivos, apenas uma ou duas quantidades são significativas. Por exemplo, na medição da capacidade calorífica de um sólido a temperaturas e pressões moderadas, a variação de temperatura é usualmente a única quantidade significativa, embora a influência do volume e da pressão também possam ser importantes.

As medições calorimétricas envolvendo transformações Químicas podem efectuar-se em condições experimentais diversas, sendo as mais vulgares a condição de volume constante (utilizada frequentemente para medir “calores de combustão” em bomba) e a condição de pressão constante (usada para medir outros calores de reacção). Em todas estas determinações, se não existir transição de fase, o calor envolvido, Q, reflecte-se numa variação de temperatura, TΔ . A razão Q/ TΔ define a capacidade calorífica média do sistema, C, para o intervalo de temperatura TΔ (Ribeiro da Silva, 1994).

Em calorimetria, usam-se algumas propriedades termodinâmicas que se relacionam directamente com a quantidade de calor determinada experimentalmente. Uma dessas propriedades é a energia interna, U, de um sistema, que é uma função de estado, logo, a sua variação, UΔ , quando o

sistema passa de um a outro estado, é independente do “caminho” seguido pelo sistema. Na ausência de qualquer outro tipo de trabalho não elástico, o Primeiro Princípio da

Termodinâmica, aplicado a uma transformação infinitesimal, traduz-se por: ↔−= WQdU δδ (2.34)

pdVQdU −=↔ δ (2.35)

A maior parte das experiências calorimétricas são efectuadas a pressão aproximadamente constante, e como a amostra executa trabalho elástico, W, sobre a vizinhança, o calor envolvido não corresponde à variação de energia interna, UΔ . Neste caso, a quantidade de calor medida, Q,

corresponde à variação de uma outra quantidade termodinâmica, a entalpia, H, que é definida por: pVUH += (2.36)

em que p e V representam, respectivamente, a pressão e o volume da amostra. A pressão constante,

( )121212 )( VVpUUHHHQ −+−=Δ=−= (2.37)

(Ribeiro da Silva, 1994)



2.3.3.3 Determinação de entalpias de reacção

As entalpias das moléculas são arbitrariamente estabelecidas em relação às entalpias dos seus elementos constituintes, nos respectivos estados de padrão (ou seja, os estados mais estáveis à pressão de 105 Pa (1 bar)) e a uma dada temperatura de referência (normalmente, usa-se a temperatura de 298,15 K (25 ºC)).

Os valores das entalpias de formação padrão dos compostos, embora não tenham significado físico, reflectem o conteúdo entálpico das moléculas relativamente aos seus elementos constituintes, cujas entalpias de formação padrão, por convenção, se tomam iguais a zero. As entalpias de formação

padrão podem representar-se pelo símbolo ºmf HΔ (onde “º” indica o estado padrão e “m” significa que

se trata de uma grandeza definida para uma mole da substância em causa) ou, também, de uma forma

mais simplificada, ºfHΔ (Martinho Simões, 1993); (Chang, 2005).

A importância do conhecimento das entalpias de formação padrão dos compostos é que, uma

vez conhecidos os seus valores, é possível calcular a entalpia de reacção padrão, ºr HΔ , em que os

mesmos participam. Por exemplo, considerando a reacção representada pela equação (2.38), na qual as letras maiúsculas representam os reagentes e os produtos e as letras minúsculas representam os coeficientes estequiométricos, é possível definir a correspondente entalpia de reacção padrão (105 Pa), usando a Lei de Hess, o que conduz à equação (2.39).

aA + bB → cC + dD (2.38)

( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]BΔbAΔaDΔdCΔc ºmf

ºmf

ºmf

ºmf

ºr HHHHH +−+=Δ (2.39)

Assim, de um modo geral, pode calcular-se a entalpia de reacção através da equação (2.40), em

que m e n correspondem aos coeficientes estequiométricos para os reagentes produtos, respectivamente.

( ) ( )reagentesmprodutosn ºmf

ºmf

ºr HHH ΔΣ−ΔΣ=Δ (2.40)

Para determinar ºr HΔ , é necessário conhecer os valores de º

f HΔ de todos os compostos que

participam na reacção, podendo o seu cálculo ser efectuado por um método directo ou indirecto (Martinho Simões, 1993); (Chang, 2005).

Método directo para a determinação de ºr HΔ

Este método aplica-se a compostos que podem ser facilmente sintetizados a partir dos seus elementos. Como exemplo, se se pretende determinar a entalpia de formação do dióxido de carbono,



pode-se medir a entalpia da reacção entre o carbono (grafite) e o oxigénio molecular, nos seus estados padrão, para originar dióxido de carbono, também no estado padrão, de acordo com a equação química (2.41).

( ) ( )gOgrafiteC 2+ → ( )gCO2 (2.41)

A entalpia desta reacção pode ser calculada pela equação (2.42) e, uma vez que tanto a grafite

como o oxigénio molecular são as formas alotrópicas mais estáveis dos elementos,

( ) 0grafiteC,ºmf =Δ H e ( ) 0g,O2

ºmf =Δ H , o seu valor coincide com a entalpia de formação do

dióxido de carbono, tal como está indicado na equação (2.43).

( ) ( ) ( )[ ] kJ/mol393,5g,OgrafiteC,g,CO 2ºmf

ºmf2

ºmf

ºr −=Δ+Δ−Δ=Δ HHHH (2.42)

( ) kJ/mol393,5g,CO2ºmf

ºr −=Δ=Δ HH (2.43)

Método indirecto para a determinação de ºr HΔ

Há muitos compostos que não podem ser sintetizados directamente a partir dos seus elementos. Nalguns casos, as reacções dão-se demasiado lentamente, noutros, surgem reacções laterais que

podem produzir substâncias diferentes do composto desejado. Nestes casos, ºr HΔ pode ser

determinado por uma via indirecta, recorrendo-se à lei de Hess, dado que, para uma dada temperatura e uma dada pressão, a variação de entalpia de uma reacção é independente do facto de esta se dar num só passo ou em diversos passos (reais ou hipotéticos). Suponhamos que estamos interessados na determinação da entalpia de formação padrão do metano, cuja reacção de síntese a partir dos seus elementos é traduzida pela equação (2.44).

( ) ( )gH2grafiteC 2+ → ( )gCH 4 (2.44)

No laboratório não é possível proceder à determinação directa do calor em jogo naquela

transformação. Contudo, por recurso às seguintes reacções envolvendo a combustão de C(grafite),

H2(g) e CH4(g) em O2(g), os respectivos valores de ºr HΔ podem ser determinados.

( ) ( )gOgrafiteC 2+ → ( )gCO2 1ºr molKJ5,393 −−=Δ H (2.41)

( ) ( )gOgH2 22 + → ( )lO2H 2 1ºr molKJ6,571 −−=Δ H (2.45)

( ) ( )gO2gCH 24 + → ( ) ( )lOH2gCO 22 + 1ºr molKJ4,890 −−=Δ H (2.46)



Uma vez que se pretende obter uma equação contendo apenas C(grafite) e H2(g) como reagentes e CH4(g) como produto, a inversão da equação (39) conduz a:

( ) ( )lOH2gCO 22 + → ( ) ( )gO2gCH 24 + 1ºr molKJ4,890 −=Δ H (2.47)

Assim, para a equação global vem:

( ) ( )gOgrafiteC 2+ → ( )gCO2 1ºr molKJ5,393 −−=Δ H (2.41)

( ) ( )gOgH2 22 + → ( )lO2H 2 1ºr molKJ6,571 −−=Δ H (2.45)

( ) ( )lOH2gCO 22 + → ( ) ( )gO2gCH 24 + 1ºr molKJ4,890 −=Δ H (2.47)

( ) ( )gH2grafiteC 2+ → ( )gCH 4 1ºr molKJ7,74 −−=Δ H

A lei de Hess permite, então, calcular a variação de entalpia de uma reacção a partir de valores de

entalpia medidos para outras reacções reais ou hipotéticas, considerando que a variação da entalpia para qualquer reacção depende somente da natureza dos reagentes e dos produtos e não do caminho que conduz os reagentes aos produtos (Chang, 2005).


No trabalho laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois”, pretende-se estudar a forma como o comprimento da cadeia carbonada de alguns álcoois afecta o calor libertado nas respectivas reacções de combustão. Para tal usaram-se quatro álcoois (metanol, etanol, propanol e butanol) que possuem 1, 2, 3 e 4 átomos de carbono na sua constituição. As equações químicas que representam as respectivas reacções de combustão daqueles álcoois são apresentadas de seguida.

Metanol: ( ) ( )gOlOHCH 23 + → ( ) ( )lOH2gCO 22 + (2.48)

Etanol: ( ) ( )gO3lOHHC 252 + → ( ) ( )lOH3g2CO 22 + (2.49)

Propanol: ( ) ( )gO29lOHHC 273 + → ( ) ( )lOH4g3CO 22 + (2.50)

Butanol: ( ) ( )gO6lOHHC 294 + → ( ) ( )lOH5g4CO 22 + (2.51)

Inicialmente, realiza-se uma experiência com o etanol para calibrar o sistema calorimétrico. Sabendo a massa (e, consequentemente, a quantidade de substância, nálcool) de etanol que reagiu e o

seu valor tabelado de entalpia de combustão ( ºmc HΔ = -1367,6 kJ mol-1), determina-se o calor, Q,

envolvido na reacção de combustão, conforme se representa em (2.52). Associada a esta reacção está uma variação de temperatura, TΔ , provocada no sistema, a qual deverá ser reproduzida nas reacções



de combustão dos restantes álcoois. Através da expressão (2.53), pode-se, então, determinar a capacidade calorífica, C, do sistema calorimétrico.

( )etanolºmcetanol HnQ Δ×= (2.52)

T

QCΔ

= (2.53)

Realiza-se o mesmo procedimento experimental para os restantes álcoois, mantendo as mesmas

condições experimentais, ou seja, utilizando a mesma massa de água (fluido calorimétrico) e mantendo aproximadamente a variação de temperatura. Sabendo a capacidade calorífica do sistema calorimétrico, pode-se determinar as entalpias de combustão dos restantes álcoois (metanol, propanol e butanol), através da expressão (2.54), que resultou da associação das expressões (2.52) e (2.53).

( ) TCHn Δ×=Δ× álcoolºmcálcool (2.54)

Rearranjando a equação (2.54), obtém-se a relação (2.55) que permite o cálculo directo da

entalpia de combustão molar padrão do álcool em estudo.

( )álcool

ºmc n

álcool TCH Δ×=Δ (2.55)

A representação gráfica de entalpia de combustão dos álcoois em estudo, ºmc HΔ , em função do

número de átomos de carbono, n, da respectiva cadeia, )(fºmc nH =Δ , permite determinar, por

estimativa, valores de entalpias de combustão para outros álcoois (M. E., 2004); (Ribeiro da Silva, 2005).


Apresentam-se duas tabelas, uma com a identificação dos riscos que as substâncias envolvidas nesta actividade laboratorial apresentam – tabela 2.6 – e outra com os procedimentos de segurança associados a cada uma – tabela 2.7.

Tabela 2.6 - Riscos associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

Substâncias Aspectos de risco

Metanol R11 – Facilmente inflamável.

R23 – Tóxico por inalação.



R24 – Tóxico em contacto com a pele.

R25 – Tóxico por ingestão.

R39 – Perigo de efeitos irreversíveis muito graves.

Etanol R11 - Facilmente inflamável.

Propanol R11 – Facilmente inflamável.

R36 – Irritante para os olhos.

R67 – Pode provocar sonolência e vertigens, por inalação dos vapores.

Butanol R10 - Inflamável.

R22 – Nocivo por ingestão.


R38 – Irritante para e pele.

R41 - Risco de lesões oculares graves.

R67 – Pode provocar sonolência e vertigens, por inalação dos vapores.

Tabela 2.7 - Aspectos de segurança associados às substâncias envolvidas na actividade laboratorial “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois” (Sigma Aldrich, 2006); (Merck, 2006).

Substâncias Aspectos de segurança

Metanol S7 – Manter o recipiente bem fechado.

S16 – Conservar longe de fontes de ignição - Não fumar.

S36 – Usar vestuário de protecção adequado: bata.

S37 – Usar luvas*.

S45 – Em caso de acidente ou indisposição consultar imediatamente

um médico (se possível mostrar-lhe o rótulo do produto).

Etanol S7- Manter o recipiente bem fechado.

S16 - Conservar longe de fontes de ignição - Não fumar.



Propanol S7 – Manter o recipiente bem fechado.

S16 – Conservar longe de fontes de ignição - Não fumar.

S24 – Evitar o contacto com a pele.

S25 – Evitar o contacto com os olhos: óculos de segurança.

S26 – Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e

abundantemente com água e chamar um médico.

Butanol S7 – Manter o recipiente bem fechado.

S9 - Manter o recipiente num lugar bem ventilado: hotte.

S13 - Manter longe de comida e bebidas incluindo as dos animais.

S26 – Em caso de contacto com os olhos lavar imediata e

abundantemente em água e chamar um médico.

S37 – Usar luvas*.


S46 - Em caso de ingestão consultar imediatamente um médico e

mostrar o rótulo ou a embalagem.

*Nota: Nesta actividade laboratorial deve-se utilizar luvas de borracha natural ou nitrilo.



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Capítulo 3 ___________________________________________________________________________

Multimédia e Ensino da Química





3. Multimédia e Ensino da Química

3.1 Recursos digitais e e-learning

Estamos conscientes que a nossa investigação não foi uma experiência de Ensino à Distância no sentido estrito do termo. Os recursos produzidos e implementados (ver capítulo 4) foram mais usados em contexto de sala de aula. Porém, é enorme o potencial destes materiais digitais no Ensino à Distância, uma vez que estão totalmente disponíveis online. É nesse sentido que contextualizamos algumas virtudes do Ensino à Distância (ou de e-learning).

A designação de “Ensino à Distância” não significa somente ensino não presencial mediado pela televisão ou por correspondência. Com a evolução tecnológica e a introdução das TIC, “ensino à distância” pode significar também ensino através da Internet (e-learning – e de electrónico). A tradução directa do termo seria “e-aprendizagem” podendo também usar-se, de forma análoga “e-ensino” ou até “eensino”. Pode-se também encontrar os termos como “ensino-aprendizagem à distância”, “educação à distância”, “aprendizagem à distância”, “ensino aberto à distância” “e-training”, etc. (Paiva et al., 2004)

O termo “ensino” diz respeito ao acto de transmissão de conhecimentos, enquanto que “aprendizagem” está relacionado com o esforço em organizar o conhecimento a partir da informação disponibilizada. Quando se faz referência à “educação”, tem-se um objectivo mais alargado que a simples transmissão de informação e que tem a ver com o desenvolvimento harmónico do ser humano nos seus aspectos intelectual, moral e físico, bem como a sua inserção na sociedade. Educação pode valer, neste sentido, como o processo global ensino/aprendizagem. Neste sentido, é bom estar-se consciencializado que a designação EaD, embora seleccionada e relativamente institucionalizada, vai mais longe do que as próprias palavras que encerra (Paiva et al., 2004).

Devido ao progresso das tecnologias, os dois modos de ensino, presencial e à distância, estão a convergir (Carmo, 2000) quer pelas realizações mistas que têm sido experimentadas, quer pelas vantagens que as novas tecnologias têm proporcionado ao nível da qualidade dos produtos formativos. A convergência destas duas abordagens implicará a progressiva alteração do papel dos professores. Estes passarão a ser não só detentores de conhecimentos, mas também, e principalmente, mediadores entre os estudantes e a informação proveniente de diversas fontes. Esta tendência tem sido reconhecida e acompanhada pelo International Council for Open and Distance Education (ICODE, 2006).



A terceira geração do EaD - Serviços Telemáticos foi caracterizada pela utilização dos sistemas de comunicação bidireccional entre professor e aluno, aproveitando as capacidades da imagem, do som e do movimento para a transmissão de conhecimentos e para a introdução de ferramentas que possibilitam maior interacção e flexibilidade de estudo. O desenvolvimento de software educacional permitiu aos alunos fazerem uma aprendizagem à distância assistida pelo computador. O surgimento das comunicações como o e-mail e as conferências por computador (tipo fórum), representavam uma evolução inovadora para o EaD e permitiam aos alunos comunicar, não só com o professor, mas também com outros alunos. Surgiu então a quarta geração do EaD - "e-Learning" onde todos os anteriores meios se tornaram mais interactivos, mais fáceis de utilizar e de acesso mais generalizado, permitindo maior flexibilidade temporal e espacial (Gonçalves, 2006).

A evolução da telemática e, especialmente da Internet, veio alterar alguns conceitos de difusão e de gestão de informação que suportaram as três gerações anteriores e muitos dos conceitos clássicos tradicionais (baseados na interacção professor/aluno).

Surgiram assim as Comunidades Virtuais com proliferação de escolas virtuais, universidades virtuais, institutos virtuais, turmas virtuais com cursos e conteúdos acessíveis via World Wide Web (WWW) com possibilidade de aulas colaborativas e interacções síncronas ou assíncronas utilizando vários tipos de metodologias e de tecnologias que promovem e permitem o ensino e a aprendizagem através da utilização da Internet como dispositivo de mediação entre os vários intervenientes (Silva, 2004).

No EaD, o professor para além de desempenhar o papel tradicional de responsável pela elaboração dos conteúdos pedagógicos de ensino, como transmissor de conhecimento, é também um organizador, orientador e facilitador, isto é, um gestor de informação útil e pedagógica a que os seus estudantes têm acesso, por via das diferentes fontes, para estudarem à distância e ao seu ritmo de aprendizagem. O professor desempenha um papel determinante, não podendo ser substituído por uma máquina, em nenhuma circunstância.

Para além de garantir as actualizações dos conteúdos, o cumprimento dos objectivos do curso, as avaliações intermédias e finais, o professor faz o acompanhamento pedagógico, com a moderação de debates e a manutenção da motivação remota dos participantes (tutoria e aconselhamento), apresentando comentários por escrito (com o máximo de clareza e com o mínimo de falhas) que irão ser lidos remotamente por muitos alunos, o que aumenta a sua responsabilidade, o tempo de preparação das respostas e a qualidade do conteúdo.

Para o bom sucesso de um sistema de EaD, contribuem ainda outros intervenientes de carácter administrativo operacional e de apoio técnico-pedagógico que garantem o bom funcionamento do sistema nas suas várias facetas.



Em EaD, a dependência do professor de todos estes intervenientes é muito maior do que no sistema tradicional de ensino em sala de aula (Gonçalves, 2006).

“A relação comum entre professor-aluno é baseada numa comunicação face-a-face/oral – o

professor comunica a informação que os alunos precisam de saber sobre determinado assunto; os

alunos comunicam as suas dúvidas, experiências e resultados. Esta comunicação, em que alunos e

professores são simultaneamente emissores e receptores, é fundamental no processo educativo. No

EaD esta comunicação pode ser concretizada por duas vias distintas: assíncrona ou síncrona.” (Paiva et

al, 2004) Os alunos de EaD têm a possibilidade de interagir com outro aluno ou com o professor, em

diferido (formação assíncrona) e em tempo real, "online", (formação síncrona), tal como está resumido no esquema 3.1(Gonçalves, 2006).

Comunicação no ensino à distância

Esquema 3.1 – Tipos de comunicação no ensino à distância.

Por exemplo as comunicações síncronas, poderão ser mais apropriadas para situações de aprendizagem em que o aluno não está suficientemente motivado ou em situações em que a resolução de problemas tem que ser imediata. O futuro do EaD e a evolução que este pode apresentar no panorama do ensino está pois, de mãos dadas, com o próprio futuro da educação. A assunção de novos modelos de forma progressiva e coerente pode ter no EaD uma significativa alavanca (Paiva et al., 2004).

Assíncrona Síncrona

- A comunicação não se faz em tempo real; - Permite que o utilizador reflita sobre o assunto antes de responder; Exemplo: e-mail, fórum de discussão

- A comunicação faz-se em tempo real; - Podem existir dois ou mais intervenientes; Exemplo: Chat, vídeo conferência



3.1.1 Vantagens e constrangimentos do e-learning

Apresentam-se de seguida algumas vantagens gerais do e-learning mas, também, alguns constrangimentos. Embora se trate de parâmetros de natureza transversal a todas as áreas de ensino, facilmente se faz o transporte para a realidade concreta do ensino básico e secundário. As práticas de e-learning em ciências físico-Químicas são mais comuns no ensino superior mas, há experiências bem conseguidas no ensino básico e secundário (Costa, 2003), se não de “e-learning puro” (desinteressante em níveis de escolaridade baixos), de “blended-learning”, ou “b-learning”, que significam uma mistura entre o ensino presencial e o ensino por via digital, à distância.

Apresentamos, de seguida, algumas vantagens e alguns constrangimentos em e-learning (Paiva et al., 2004):

Vantagens do e-learning:

1- Flexibilidade: Os conteúdos estão permanentemente disponíveis e acessível de qualquer parte do mundo;

2- Acessibilidade: O aluno, imóvel ou em movimento (fala-se já do mobile-learning ou m-learning), pode aceder a vários tipos de informação;

3- Centralidade no aluno: O ambiente de aprendizagem centra-se no aluno, rentabilizando e potenciando as aprendizagens de acordo com o estilo dele;

4- Convergente com as necessidades dos alunos: O ensino orienta-se para as necessidades do aluno.

5- Racionalização de recursos: Há redução e racionalização dos recursos, nomeadamente redução de custos em relação aos sistemas presenciais;

6- Melhor integração de alunos com dificuldades: sendo mais aberto e universal, o e-learning

consegue integrar melhor alunos com dificuldades de aprendizagem, de locomoção, etc;

7- Interactividade: A interactividade está assegurada, existindo distribuição rápida e boa acessibilidade a conteúdos;

Constrangimentos do e-learning:

1- Falta de contacto humano

2- Problemas técnicos

3- Falta de “informação” de professores e alunos



4- Custos e tempo exigido ao professor

5- Optimização das plataformas

6- Certificação e standards

7- Avaliação e confidencialidade: Uma das maiores questões que se levantam no quadro da certificação da formação à distância é a da avaliação, se esta não for presencial.

3.1.2 Software educativo

No passado, quando se falava em software educativo, era comum catalogá-lo com uma certa rigidez em “simulações”, “tutoriais”, “páginas Web”, etc. Cada vez mais este paradigma classificativo é considerado muito rígido. É hoje consensual que existe uma certa flexibilidade no que concerne à sistematização do software educativo: praticamente todos os recursos digitais educativos possuem os vários elementos da matriz multimédia (imagens, textos, som, etc.) e vários tipos de aplicações como simulações, realidade virtual ou quizzes, por exemplo. Todos estes elementos, incluindo a própria possibilidade dos professores e alunos poderem comunicar, síncrona e assincronicamente, estão muito interligados (Paiva, 2005).

Vejamos uma possível “arrumação” de tipos de software educativo (Vieira, 2001): A – Tutoriais: transmitem informações pedagogicamente organizadas, como se fossem um livro animado, um vídeo interactivo ou um professor electrónico. A informação é apresentada ao aluno seguindo uma determinada sequência, e este pode escolher a informação que desejar. A informação que está disponível é definida e previamente organizada e, assim, o computador assume o papel de uma máquina de ensinar. A interacção entre o aluno e o computador consiste na leitura do écran ou da escuta da informação fornecida, clicando a tecla ENTER ou utilizando o rato para escolher a opção. B - Exercícios e Práticas: enfatizam a apresentação das lições ou exercícios; neste caso, a acção do aluno restringe-se a virar a página de um livro electrónico ou realizar exercícios, cujo resultado pode ser avaliado pelo próprio computador. As actividades exigem apenas o fazer e o memorizar a informação, não importando a compreensão do que se está a fazer. C – Programação: esses softwares permitem que os professores ou os alunos, criem os seus próprios protótipos de programas, sem que tenham que possuir conhecimentos avançados de programação. A realização de um programa, utilizando conceitos e estratégias, exige que o aluno processe a informação, transformando-a em conhecimento.



D – Aplicativos: são programas direccionados para aplicações específicas, como processadores de texto, geradores de bases de dados, etc. Embora não tenham sido desenvolvidos para uso educacional, permitem aplicações interessantes em diferentes ramos do conhecimento. E - Multimédia e Internet: este tipo de software educativo é semelhante ao tutorial. A acção do aluno resume-se a escolher opções oferecidas pelo software apesar de oferecer várias possibilidades de combinações com textos, imagens, sons. Após a escolha, o computador apresenta a informação disponível e o aluno pode reflectir sobre a mesma. Às vezes o software pode também oferecer a oportunidade de seleccionar outras opções e navegar entre elas, o que pode manter o aluno ocupado por um certo tempo e não oferecer-lhe oportunidade de compreender e aplicar de modo significativo as informações seleccionadas. F – Simulação: a simulação envolve a criação de modelos dinâmicos e simplificados do mundo real. Possibilitam a vivência de situações difíceis ou até perigosas de serem reproduzidas em aula. Além disso permitem a realização de experiências, a visualização de moléculas tridimensionais em constante movimento, entre outros. A simulação pode ser fechada ou aberta. Considera-se fechada quando o fenómeno é previamente implementado no computador, não exigindo que o aluno desenvolva as suas hipóteses, testes, analise os resultados e refine os seus conceitos. Nessa perspectiva a simulação aproxima-se muito do tutorial. A simulação pode ser aberta quando fornece algumas situações previamente definidas e encoraja o aluno a elaborar as suas hipóteses que deverão ser validadas por intermédio do processo de simulação no computador. Para que a aprendizagem se processe é necessário que se propicie um ambiente onde o aluno se envolva com o fenómeno, e o experimente colocando hipóteses, procurando outras fontes de informações e usando o computador para validar a sua compreensão do fenómeno. G – Jogos: geralmente são desenvolvidos com a finalidade de desafiar e motivar o aluno, envolvendo-o numa competição com a máquina e/ou colegas. Os jogos permitem usos educacionais interessantes, principalmente se integrados noutras actividades.

3.1.2.1 Classificação dos softwares educativos relativamente aos níveis de aprendizagem

Quanto ao nível de aprendizagem, os softwares podem ser classificados em (Vieira, 2001): A – Sequencial: neste tipo de software a preocupação é a transferência de informação; ou seja apresenta-se um conteúdo ao aluno que por sua vez deverá memorizá-lo e repeti-lo quando for solicitado. Esse nível de aprendizagem origina um aluno passivo. B – Relacional: neste caso o objectivo é promover a aquisição de determinadas habilidades, permitindo que o aluno estabeleça relações com outros factos ou outras fontes de informação. A ênfase é dada ao



aluno e a aprendizagem só se processa se houver interacção do aluno com a tecnologia. Esse nível de aprendizagem leva a um aluno isolado. C – Criativo: está associado à criação de novos esquemas mentais, possibilitando a interacção entre pessoas e tecnologias compartilhando objectivos comuns. Esse nível de aprendizagem leva a um aluno participativo. Os recursos produzidos no âmbito deste trabalho (capítulo 4) possuem algo de A e de E, relativamente ao tipo de software (ver 3.1.2), e tocam os pontos A e B no que concerne aos níveis de aprendizagem que fomentam (ver 3.1.2.1).

3.1.2.2 Software educativo em ciências Físico-Químicas: alguns exemplos

Os estudos realizados sobre aplicações de software educativo com os alunos são imensos, muitos deles em âmbito de teses de mestrado. Estas investigações evidenciam os pontos fortes e fracos das aplicações mas, de uma maneira geral, de forma mais qualitativa ou mais quantitativa, tais estudos têm demonstrado a utilidade do software educativo em físico-Química. Nunca uma “utilidade fundamentalista” mas uma “utilidade complementar” destes recursos digitais, face a outras estratégias de ensino-aprendizagem.

Apresentam-se de seguida algumas sínteses de exemplos de estudos de impacto de software educativo.

a) Entropia e desordem

O módulo “dissolução de sais” do “Molecularium” (figura 3.1) tenta esclarecer e enriquecer os alunos face à problemática da dissolução de sais, com base na segunda lei da Termodinâmica (Gil e Paiva, 2006).

Figura 3.1 - Módulo “dissolução de sais” do “Molecularium” (http://www.molecularium.net/pt/sais/index.html).



Realizou-se um estudo qualitativo, com uma turma de 20 alunos do 12º ano, usando este módulo (Almeida, 2004). Já se sabia, à partida, quando ocorreu a elaboração desta aplicação digital, que apenas alguns alunos (os alunos com melhor aproveitamento) seriam capazes de o compreender. Porém, algumas respostas de alunos, revelaram uma razoável percepção da intenção científico-pedagógica do módulo.

b) Ligações intermoleculares

O módulo “Ligações intermoleculares” do “molecularium” (figura 3.2), destina-se preferenciamente ao ensino da polaridade molecular, no 9º ano de escolaridade.

Foi feito um estudo quantitativo com duas turmas de 9º ano, uma das quais usou esta aplicação (Salgueiro, 2003).

Seguiu-se uma metodologia quase-experimental. Uma vez que é difícil aleatorizar perfeitamente os grupos de trabalho, que normalmente são grupos de conveniência, correspondentes às turmas dos investigadores, que normalmente são os respectivos professores.

Neste desenho há duas observações feitas a dois grupos, um experimental e outro de controlo. O grupo experimental teve uma interacção com o recurso digital (o de controlo não teve essa interacção) e todos os alunos foram avaliados com pré e pós testes.

Os resultados foram interessantes. Observou-se que o grupo que foi sujeito a esta interacção digital, acompanhada por um roteiro de exploração, teve progressos mais significativos no pós-teste e, portanto, teve mais ganhos de aprendizagem do que o outro grupo (de controlo).

Figura 3.2 – Módulo “Ligações intermoleculares” do “Molecularium” (http://www.molecularium.net/pt/ligintermol/index.html).

http://www.molecularium.net/pt/ligintermol/index.html�



c) Tabela Periódica

A Tabela periódica presta-se muito à utilização de recursos digitais. Há vídeos, fotos, dados e gráficos que se podem fazer em função das características dos elementos. Na figura 3.3 está representada a imagem de um excerto de um dos recursos digitais associados a este assunto. Há ainda jogos educativos relacionados com as propriedades dos elementos.

Figura 3.3 – Extracto da Tabela Periódica existente em

http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/.

Os estudos de impacto utilizando a Tabela periódica digital, quer em abordagens qualitativas, quer usando parâmetros quantitativos, revelaram a utilidade dos recursos existentes sobre este tema (Ramos, 2004), (Ferreira, 2005).

Os recursos a, b e c, acima referidos, são apenas alguns dos muitos existentes para o ensino da Física e da Química. Outros programas úteis ao ensino das Ciências encontram-se no portal de ciência e cultura científica “Mocho” – ver figura 3.4 (Paiva, Fiolhais e Costa, 2003).

Os recursos digitais são uma mais valia no ensino da Física e da Química, mas não são auto-suficientes. Além disso, a utilização das TIC no ensino não surge para subtrair trabalho aos professores. O protagonismo do professor, o seu espírito crítico e discernimento são absolutamente fundamentais.

Figura 3.4 – Portal Mocho (WWW.mocho.pt).



Apesar de esses recursos serem de acesso livre na Internet, é sempre o docente o fulcro do incentivo à utilização das TIC em contexto educativo. A área de Ciências Físico-Químicas presta-se, em particular, a esta inovação: o conjunto de simulações computacionais que existem hoje na Internet, é na área da Física, cerca de cinco vezes maior que noutras áreas, incluindo a Química. Tal terá a ver, porventura, com a proximidade dos físicos da matemática e das linguagens de programação.

Não nos parece que a comunidade escolar possa virar as costas ao desafio das TIC. No futuro, os docentes irão ser “forçados” a incrementarem a quantidade e a qualidade das iniciativas pedagógicas utilizando as TIC, até porque “um computador não substitui um professor, mas um professor que saiba de computadores pode substituir outro que não saiba”... Quem não se adaptar a essas mudanças pode perder algumas oportunidades. (Paiva, 2005)



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Capítulo 4 ___________________________________________________________________________

Descrição dos recursos digitais





4. Descrição dos recursos digitais produzidos no âmbito deste trabalho

4.1 As filmagens

Os vídeos realizados no âmbito deste trabalho relativos a três experiências obrigatórias, que constam nas orientações curriculares do 12º ano de escolaridade, encontram-se em anexo, na sua versão digital. As respectivas filmagens foram efectuadas nos laboratórios -1.07 e -1.09, bem como na respectiva sala de apoio aos dois laboratórios, do Departamento de Química da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, no mês de Agosto de 2005.

A empresa “Rijo Madeira Produções” montou um estúdio de filmagens no laboratório da área da Química Física - figura 4.1. Quando a investigadora chegou ao laboratório, este já se encontrava com os holofotes, o monitor com o qual se controla como está a sair a filmagem, a câmara de vídeo, os cenários montados e o Sr. Rijo e o seu assistente (Sr. Hélio) prontos para iniciarem a filmagem das três actividades laboratoriais: “Um Ciclo do Cobre”, “Funcionamento de um Sistema tampão” e “Determinação da entalpia de combustão de diferentes alcóois”.

Inicialmente, organizou-se todo o material necessário para a execução das actividades

laboratoriais. Todo o processo da captura dos passos relativos às actividades foi efectuado com bastantes intervalos, pois este tipo de filmagens requer ter em atenção bastantes pormenores. Houve alguns passos que tiveram de ser filmados mais do que uma vez, de modo a conseguir-se as imagens de várias perspectivas, para posteriormente se proceder à selecção das melhores.

Após a captação das imagens, os filmes foram convenientemente tratados nos estúdios “Rijo Madeira Produções”, em Coimbra - figura 4.2.

Figura 4.1 – Imagens captadas durante as filmagens.



Nos mesmos estúdios procedeu-se à gravação do som que acompanha as experiências figura 4.3.

Posteriormente, foi efectuada a sincronização som-imagem, a qual foi sujeita a uma rigorosa correcção para poder ser colocada online, no site associado ao projecto mocho@bandalarga (Mocho, 2006), e deste modo ficar disponível para a população interessada (vêr capítulo 4.2).

Figura 4.3 – Gravação do som que acompanha as actividades laboratoriais.

Figura 4.2 – Estúdios Rijo Madeira Produções.



4.2 Os vídeos online

Posteriormente e após terem sido devidamente corrigidos, os vídeos foram colocados online, de modo a estarem disponíveis para o público interessado.

Os vídeos ficaram disponíveis em dois sites: no site [email protected] (2006) – figura 4.4 e, provisoriamente, no site da empresa responsável pelas filmagens, em http://www.rijomadeira.com – figura 4.5. A página do Projecto [email protected] contém diversos trabalhos a serem desenvolvidos por outros investigadores.

Figura 4.4 – Página do site do Mocho@bandalarga que permite o acesso aos vídeos laboratoriais e onde constam vários trabalhos a serem desenvolvidos por investigadores.

Figura 4.5 – Página da produtora “Rijo Madeira Produções” onde é possível aceder, provisoriamente, aos vídeos laboratoriais.

http://www.rijomadeira.com/�



Os vídeos estão também acessíveis em www.mocho.pt – figura 4.6. Para ter acesso aos vídeos clique em “Projecto Banda Larga” ou “Vídeos com demonstrações laboratoriais”, na barra vertical que se encontra à esquerda com o tíluo “Banda Larga” – zona assinalada com uma circunferência.

Portanto, para aceder aos vídeos laboratoriais, podem seguir-se vários caminhos. Relativamente

ao site [email protected] (2006), é necessário mover o cursor para baixo até encontrar o ponto 2.3 - Vídeos com demonstrações laboratoriais - ver figura 4.7.

Esta página dá acesso aos vídeos laboratoriais realizados até à presente data, estando ainda a

ser realizados vídeos de outras actividades laboratoriais. De notar que o projecto [email protected] é financiado pelo programa Pós-conhecimento da União Europeia, sem o apoio da qual não seria possível este trabalho.

Após aceder aos vídeos laboratoriais e seleccionando “Um Ciclo do Cobre” tem-se acesso à página do vídeo – figura 4.8. Neste site, na parte superior, numa barra cinzenta (figura 4.9) pode-se

Figura 4.7 – Página do [email protected] que dá acesso aos vídeos laboratoriais.

Figura 4.6 – Página que dá acesso aos vídeos laboratoriais.

http://www.mocho.pt/�

mailto:[email protected]�



clicar no botão que nos permite apenas a visualização do vídeo ou realizar o seu download. Caso seleccione a hipótese “Downloads”, pode escolher o sitio para onde quer descarregar o vídeo. Se, por outro lado quiser visualizar o vídeo directamente da página é só clicar na hipótese “Apresentação” – Figura 4.9. O item seleccionado fica com uma tonalidade amarela.

Quando clica em “Apresentação” tem a opção de seleccionar a velocidade suportada pelo seu

computador (432 Kbps, 256 Kbps, 128 Kbps ou 56 Kbps) – Figura 4.10.

Após a seleccção da velocidade, os símbolos representados na barra da figura 4.11 possuem

o significado normal e servem para comandar o vídeo quer para iniciar a sua reprodução, como (da esquerda para a direita) para fazer uma pausa, parar o vídeo por completo, retroceder o vídeo até o

Figura 4.8 – Página do vídeo laboratorial: “Um Ciclo do Cobre”.

Figura 4.9 – Pormenor da barra cinzenta onde surgem as opções “Download” e “Visualização”.

Figura 4.10 – Pormenor das opções das diferentes velocidades para se visualizar o vídeo.



início ou avançar tudo até ao fim, voltando o vídeo novamente ao início. No lado direito também existe uma função que permite ajustar o volume. No centro desta barra existe uma barra bastante mais estreita que nos permite ter uma noção do tempo decorrido desde o início do vídeo até ao seu final.

No lado direito do ecrã, na figura 4.12, o local que está assinalado com uma circunferência, é onde vai surgindo o texto que acompanha a descrição da actividade. Vão aparecendo as frases que descrevem os passos da actividade, bem como a chamada de atenção para alguns pormenores importantes, nomeadamente a nível de segurança.

De seguida, seguem-se imagens de passos seguidos na actividade laboratorial de “Um Ciclo

do Cobre”. É de referir que a explicação pormenorizada das actividades seguem nos protocolos em anexo (anexoVII). Na imagem inicial do vídeo aparece o título (ver figura 4.13) e um resumo, com a duração de breves segundos, de algumas imagens da actividade.

No início da actividade, e após se verificar que o fio de cobre se encontrava limpo, mediu-se a sua massa, tal como está representado na figura 4.14.

Figura 4.11 – Pormenor da barra que comanda a visualização do vídeo.

Figura 4.12 – Local onde aparece a descrição da actividade laboratorial (assinalado com uma circunferência a preto).



Na figura 4.15 está representada a adição de ácido nítrico ao fio de cobre para se obter nitrato de cobre (II). Na barra vermelha aparece a equação química que representa a reacção Química que está a ocorrer. Esta reacção é acompanhada da libertação de vapores bastantes tóxicos, de cor acastanhada tal como são visíveis na imagem da figura 4.15.

Figura 4.13 – Imagem de apresentação do vídeo “Um Ciclo do Cobre”.

Figura 4.14 – Medição da massa inicial do fio de cobre.

Figura 4.15 – Formação do nitrato de cobre (II) com a respectiva equação química da reacção.



Após a adição de água, acrescentou-se, com agitação, solução de hidróxido de sódio, para se obter o hidróxido de cobre (II). Este passo está representado na figura 4.16.

De seguida aqueceu-se a solução quase à ebulição, agitando sempre. Quando a solução ficou

escura, retirou-se da placa, tendo-se continuado a agitá-la mais um ou dois minutos. Deste modo decompôs-se o hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II), tal como é possível verificar na figura 4.17 a imagem do composto formado bem como a respectiva equação química.

Após se obter o óxido de cobre (II), deixou-se a solução em repouso e decantou-se, passados alguns momentos, o líquido – ver figura 4.18.

Figura 4.16 – Formação do hidróxio de cobre (II) com a respectiva equação química da reacção.

Figura 4.17 – Decomposição do hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II) e respectiva equação química.



A figura 4.19 representa a adição de solução aquosa de ácido sulfúrico ao composto formado, para se formar o sulfato de cobre (II).

De seguida e após a adição do zinco, reduziu-se o sulfato de cobre (II) a cobre metálico. A imagem desta reacção com a respectiva equação química encontra-se na figura 4.20.

Figura 4.18 – Decantação do óxido de cobre (II).

Figura 4.19 – Formação de sulfato de cobre (II) acompanhado da respectiva equação química.

Figura 4.20 – Redução do sulfato de cobre (II) a cobre metálico.



Após a devida lavagem do cobre formado, secou-se na estufa e no final mediu-se novamente a massa (figura 4.21) para se determinar o rendimento do pocesso.

De seguida apresentamos a descrição e alguns “print screens” dos outros dois trabalhos produzidos que, embora por nós concebidos e produzidos, como dissemos anteriormente, não foram avaliados junto dos alunos.

Um dos trabalhos filmados foi o “Funcionamento de um sistema tampão”. Na figura 4.22 vê-se a montagem efectuada para a realização desta actividade: eléctrodo

combinado de pH acoplado à máquina calculadora gráfica e também o agitador magnético.

A calibração do medidor de pH foi efectuada utilizando as soluções tampão de pH=4,00 e

pH=7,00, visíveis na figura 4.23.

Figura 4.21 – Medição da massa de cobre final, após decorrido todo o ciclo.

Figura 4.22 – Montagem: eléctrodo de pH, máquina calculadora gráfica e placa de agitação.



Após colocar o ácido clorídrico na bureta e a solução de carbonato de sódio no gobelé, colocou-se o gobelé sobre a placa do agitador magnético e introduziu-se uma barra magnética. Depois da lavagem dos eléctrodos com água desionizada e da sua secagem, ligou-se o agitador magnético e seleccionou-se uma velocidade para que houvesse uma homogeneização rápida da solução. Após carregar na tecla “Start” da calculadora, procedeu-se à titulação adicionando sucessivas porções de 0,50 cm3 de solução titulante. Na figura 4.24 está representado o início da referida titulação. Após o término da titulação obteve-se o gráfico que representa a curva de titulação da solução tampão (figura 4.25).

Figura 4.23 –Soluções tampão para calibrar o medidor de pH.

Figura 4.24 – Titulação do carbonato de sódio com a solução aquosa de ácido clorídrico.



De seguida segue-se uma resumida descrição do vídeo da actividade: “Determinação da entalpia de combustão de diferentes álcoois”.

Na imagem 4.26 vê-se a finalização da montagem do vaso calorimétrico. Após se colocarem 550 cm3 de água desionizada no seu interior, fechou-se o vaso com a tampa, o respectivo agitador e o sensor de temperatura.

Após a medição da massa do conjunto lamparina/campânula, lavou-se a lamparina com etanol, tal como se pode ver na figura 4.27.

Figura 4.25 – Gráfico obtido no final da titulação.

Figura 4.26 – Montagem do vaso calorimétrico.



Na figura 4.28, vê-se a lamparina já com o pavio aceso para ajustar a altura da chama. Após ao

ajuste do pavio tapou-se a lamparina com a campânula, como se pode ver na figura 4.29 e mediu-se a massa do conjunto na balança analítica (vêr figura 4.30).

Figura 4.27 – Lavagem da lamparina com o etanol.

Figura 4.28 – Lamparina com o pavio aceso para se ajustar a altura da chama.

Figura 4.29 - Lamparina com a campânula.



Na figura 4.31 aparece em destaque o comando com o valor da temperatura, no seu visor, da água no interior do vaso calorimétrico.

Colocou-se a lamparina, já acesa, no interior do vaso calorimétrico e tapou-se rapidamente para que não existissem perdas significativas de calor (figura 4.32). Tal como se refere no protocolo, neste passo deveria-se ter aceso a lamprina apenas quando esta se encontrasse no interior do vaso, mas não é possível realizar essa operação só com uma pessoa.

Figura 4.31 – Valor da temperatura da água no vaso calorimétrico.

Figura 4.30 – Medição do conjunto lamparina e campânula.



Na figura 4.33 vê-se a reacção de combustão a decorrer. Quando a temperatura da água no vaso calorimétrico aumenta cerca de 12ºC, pode-se extinguir a chama colocando a campânula na lamparina – figura 4.34.

Figura 4.32 – Fecho do vaso calorimétrico.

Figura 4.33 – Reacção de combustão do etanol a decorrer no interior do vaso calorimétrico.



Após a leitura do valor de temperatura máximo atingido pela água, deixou-se arrefecer a lamparina e mediu-se, de novo, a massa do conjunto lamparina/campânula na balança analítica. Repetindo os procedimentos anteriores executaram-se ensaios com os álcoois que se encontram na figura 4.35, cuja entalpia de combustão se pretendeu determinar.

Figura 4.34 – Colocação da compânula na lamparina.

Figura 4.35 – Álcoois utilizados na actividade laboratorial “Determinação de entalpia de combustão de diferentes álcoois”



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Capítulo 5 ___________________________________________________________________________

Estudo de campo





5. Estudo de campo

5.1 Instrumento de recolha de dados

Como método de recolha e avaliação de dados optou-se por utilizar inquéritos por questionários. Uma das grandes características deste tipo de inquérito é o facto do investigador e o(s) inquirido(s) não interagirem em situação presencial (Carmo e Ferreira, 1998).

O questionário é um meio útil e eficaz para recolher informação num intervalo de tempo relativamente curto (Ricardo Arturo, 2001). Um questionário é um instrumento que visa obter informações da população em estudo de uma maneira sistemática e ordenada (Tomás García, 2003). Para tal, coloca-se uma série de questões que abrangem um tema de interesse para os investigadores, não havendo interacção directa entre estes e os inquiridos (como foi referido atrás). Sempre que um investigador elabora e administra um inquérito por questionário, e não esquecendo a interacção indirecta que existe entre ele e os inquiridos, verifica-se que a linguagem e o tom das questões que constituem esse mesmo questionário, são de elevada importância. Assim, é necessário ser cuidadoso na forma como se formula as questões, bem como na apresentação do questionário (.....).

Segundo Ricardo Arturo (2001) construir um questionário válido não é uma tarefa fácil; implica controlar uma série de variáveis. Na elaboração de um questionário é importante, antes de mais, ter em conta as habilitações do público-alvo a quem ele vai ser administrado. É de salientar que o conjunto de questões deve ser muito bem organizado e conter uma forma lógica para quem a ele responde, evitando-as irrelevantes, insensíveis, intrusivas, desinteressantes, com uma estrutura (ou formato) demasiado confusos e complexos, ou ainda questões demasiado longas. Deve, o investigador, ter o cuidado de não utilizar questões ambíguas que possam, por isso, ter mais do que um significado, que por sua vez, levem a ter diferentes interpretações. Não deve incluir duas questões numa só (double-

barrelled questions), pois pode levar a respostas induzidas ou nem sempre relevantes, além de não ser possível determinar qual das “questões” foi respondida, aquando o tratamento da informação. O investigador deve ainda evitar questões baseadas em pressuposições, pois parte-se do princípio que o inquirido encaixa numa determinada categoria e procura informação baseada nesse pressuposto. É também necessário redobrar a atenção ao formular questões de natureza pessoal, ou que abordem assuntos delicados ou incómodos para o inquirido. As questões devem ser reduzidas e adequadas à pesquisa em causa. Assim, elas devem ser desenvolvidas tendo em conta três princípios básico: o Princípio da clareza (devem ser claras, concisas e unívocas), Princípio da Coerência (devem corresponder à intenção da própria pergunta) e Princípio da neutralidade (não devem induzir uma dada



resposta mas sim libertar o inquirido do referencial de juízos de valor ou do preconceito do próprio autor).

Tipos de questões

Relativamente aos tipo de questões existem dois tipos: as questões de resposta aberta e as de resposta fechada. As questões de resposta aberta permitem ao inquirido construir a resposta com as suas próprias palavras, permitindo deste modo uma liberdade de expressão. As questões de resposta fechada são aquelas nas quais o inquirido apenas selecciona a opção (de entre as apresentadas), que mais se adequa à sua opinião (Ricardo Arturo, 2001).

Ao administrar o questionário, o investigador selecciona o tipo de questão a apresentar de acordo com o fim para o qual a informação é usada, as características da população em estudo e o método escolhido para divulgar os resultados, tendo em conta as vantagens e desvantagens de cada tipo de questões – tabela 5.1.

Tabela 5.1 - Vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de questões.

TIPO DE

QUESTÕES VANTAGENS DESVANTAGENS

Resposta

aberta

Favorece o pensamento livre e a originalidade; Aparecem respostas mais variadas; Respostas mais representativas e fiéis da opinião do inquirido; O inquirido concentra-se mais sobre a questão; Vantajoso para o investigador, pois permite-lhe recolher variada informação sobre o tema em questão.

Dificuldade em organizar e categorizar as respostas; Requer mais tempo para responder às questões; Muitas vezes a caligrafia é ilegível; Em caso de baixo nível de instrução dos inquiridos, as respostas podem não representar a opinião real do próprio.

Resposta fechada

Rapidez e facilidade de resposta; Maior uniformidade, rapidez e simplificação na análise das respostas; Facilita a categorização das

Dificuldade em elaborar as respostas possíveis a uma determinada questão; Não estimula a originalidade e a variedade de resposta; Não preza uma elevada concentração do



respostas para posterior análise; Permite contextualizar melhor a questão.

inquirido sobre o assunto em questão; O inquirido pode optar por uma resposta que se aproxima mais da sua opinião não sendo esta uma representação fiel da realidade.

Tipos de questionários

Existem três tipos de questionários: questionário aberto, fechado e misto (Ricardo Arturo, 2001); (Tomás García, 2003).

O questionário do tipo aberto é aquele que utiliza questões de resposta aberta. Este tipo de questionário proporciona respostas de maior profundidade, ou seja dá ao sujeito uma maior liberdade de resposta, podendo esta ser redigida pelo próprio. No entanto a interpretação e o resumo deste tipo de questionário é mais difícil dado que se pode obter um variado tipo de respostas, dependendo da pessoa que responde ao questionário.

O questionário do tipo fechado tem na sua construção questões de resposta fechada, permitindo obter respostas que possibilitam a comparação com outros instrumentos de recolha de dados. Este tipo de questionário facilita o tratamento e análise da informação, exigindo menos tempo. Por outro lado a aplicação deste tipo de questionários pode não ser vantajoso, pois facilita a resposta para um sujeito que não saberia ou que poderia ter dificuldade acrescida em responder a uma determinada questão. Os questionários do tipo fechado são bastante objectivos e requerem um menor esforço por parte dos sujeitos aos quais é aplicado.

O outro tipo de questionário que pode ser aplicado, é de tipo misto, que tal como o nome indica apresenta questões de resposta aberta e de resposta fechada.

Como construir um questionário

A construção de um inquérito por questionário (mais uma vez não esquecendo a interacção indirecta existente entre o investigador e o inquirido), e tendo em conta o facto de aquele, muitas vezes, se resumir a uma ou mais folhas de papel, deve obedecer aos seguintes critérios fundamentais: clareza e rigor na apresentação, bem como comodidade/agrado para o inquirido. Deste modo, o investigador deve ter em consideração, e como ponto de partida, o tema em estudo, o qual deve ser apresentado de uma forma clara e simplista, assim como a disposição gráfica do questionário, qualidade e cor do papel, que devem ser, também eles, adequados ao público-alvo. A saber, o investigador deve ter o cuidado de



não utilizar, por exemplo, tabelas, ou quadros ou algum tipo de gráfico, quando o público-alvo não está familiarizado com esse tipo de informação.

Deve ainda, o investigador, reduzir o número de folhas constituintes do questionário, tanto quanto possível, uma vez que este facto pode, eventualmente, provocar algum tipo de reacção prévia negativa por parte do inquirido.

Antes de administrar o questionário, o investigador deve proceder a uma revisão gráfica pormenorizada daquele, de modo a evitar erros ortográficos, gramaticais ou de sintaxe, que tanto pode provocar erros ou induções nas respostas dos inquiridos, como pode fazer baixar a credibilidade do questionário por parte destes.

Resumidamente, um questionário deve possuir as características referidas na tabela 5.2 (Ricardo Arturo, 2001); (Carmo e Ferreira, 1998). Tabela 5.2 – Características que um inquérito por questionário deve possuir.

Características de um questionário

Questões em número reduzido

Tanto quanto possível fechadas

Compreensíveis para os inquiridos

Não ambíguas

Abrangerem todos os pontos a questionar

Quanto às questões

Evitar questões indiscretas

Clareza

Rigor na apresentação

Boa apresentação

Tema deve ser abordado de forma clara e simplista

Qualidade e cor do papel adequados ao público-alvo

Utilizar gráficos e/ou tabelas de acordo com o público-alvo

Reduzido número de folhas

Indicar o tema a que se refere o questionário

Quanto ao questionário

As instruções de preenchimento devem ser claras e completas

Prevenção das não-respostas Um dos problemas dos inquéritos por questionário é a elevada taxa de não – respostas, que pode

estar associada a vários factores condicionantes:



- natureza da pesquisa: se a pesquisa tem uma natureza em que a sua utilidade seja evidente para o inquirido, a taxa de respostas tende a aumentar;

- tipo de inquirido: os inquiridos com maior nível de habilitações académicas tendem a responder com mais frequência;

-sistema de perguntas: quanto mais simples for o sistema de perguntas quer em matéria de objectividade quer de clareza, maior é a possibilidade de aumentar a taxa de respostas;

- instruções claras e acessíveis: prendendo-se à variável anterior, quanto mais fáceis e claras forem as instruções de preenchimento, mais êxito se prevê no número de respostas; instruções demasiado complicadas e longas constituem um excelente dissuador de colaboração.

-estratégias de reforço: cartas de anúncio do lançamento do inquérito, cartas de legitimação da sua utilidade social ou científica feitas por entidades credíveis e cartas aos não respondentes dando-lhes uma segunda oportunidade para o fazerem, são estratégias de reforço que normalmente aumentam a taxa de respostas (Carmo e Ferreira, 1998).

Vantagens e desvantagens de um inquérito por questionário

A escolha do questionário como instrumento de inquisição a um determinado número de pessoas apresenta vantagens e desvantagens relativas à sua aplicação.

A aplicação de um inquérito por questionário possibilita uma maior sistematização dos resultados fornecidos, permite uma maior facilidade de análise bem como reduz o tempo que é necessário despender para recolher e analisar os dados. Este método de inquirir apresenta ainda vantagens relacionadas com o custo, sendo este menor.

Se por um lado a aplicação de questionários é vantajosa, esta aplicação apresenta também desvantagens ao nível da dificuldade de concepção, pois é necessário ter em conta vários parâmetros tais como: a quem se vai aplicar, o tipo de questões a incluir, o tipo de respostas que se pretende e o tema abordado. Os questionários fornecem respostas escritas a questões previamente fornecidas e como tal existe uma elevada taxa de não – respostas. Esta dependerá da clareza das perguntas, natureza das pesquisas e das habilitações literárias dos inquiridos. Relativamente à natureza da pesquisa verifica-se que se aquela não for de utilidade para o indivíduo, a taxa de não - resposta aumentará.

Na tabela 5.3 sistematizam-se as vantagens e desvantagens de um inquérito por questionário. Tabela 5.3 – Vantagens e desvantagens de um inquérito por questionário.

Vantagens Desvantagens

Maior sistematização dos resultados Dificuldade de concepção



Facilidade de análise Taxa de não respostas elevada

Redução do tempo necessário para

análise e tratamento Dificuldades na compreensão da caligrafia

Menos dispendiosos

As respostas podem ter várias interpretações

quando analisadas por pessoas diferentes

Atingir um grande número de pessoas

Respostas podem ser pouco claras ou

incompletas

Como método de recolha e avaliação de dados optou-se por utilizar os inquéritos por

questionários (ver anexos I, II, III, IV, VIII). A construção dos inquéritos aplicados no grupo em estudo foi realizada nos meses de Dezembro e Janeiro. O questionário foi aplicado durante o mês de Fevereiro, data em que estava planificada pela professora das turmas a actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre”. A construção de um inquérito por questionário, tal como já foi referido anteriormente, é uma tarefa difícil e por vezes morosa, pois devem ter-se em conta uma grande variedade de parâmetros, os quais implicam alguma destreza e experiência por parte de quem os formula. Os questionários tiveram uma primeira versão e foram avaliados por um pequeno painel de três professores de Ciências Físico - Químicas tendo sofrido ligeiras modificações.

Para tornar possível esta investigação, contou-se com o total apoio e disponibilidade dos alunos do 12º ano da Escola Secundária da Trofa e da respectiva professora. A colega que auxiliou este estudo foi contactada em Dezembro para que fossem calendarizadas as actividades para uma altura em que fosse conveniente para todos. Foi também necessário informar o Conselho Executivo da escola sobre os objectivos deste trabalho de investigação, para que autorizasse a entrada da investigadora.

5.2 Caracterização da amostra

Os alunos que participaram neste investigação pertenciam a duas turmas do 12º ano de escolaridade, constituindo, deste modo, um grupo de trabalho de 40 elementos.

No início desta investigação foi entregue aos alunos um questionário para que pudessemos caracterizar a amostra – ver anexo I. Segue-se uma análise a este questionário.

A maioria dos alunos possuía 17 anos e era do sexo feminino - ver tabela 5.4. Nesta amostra existiam 5 alunos repetentes e uma aluna de origem Venezuelana que não se encontrava inscrita na disciplina, mas frequentava as aulas.



Tabela 5.4 – Informação relativa à idade e ao sexo dos alunos constituintes da amostra em estudo. Idade

Sexo 17 18 19 21 Não

responderam Total

Feminino 23 3 4 1

Masculino 5 4 1 0 2

Total 28 7 5 1 2 43

Relativamente à realização de experiências nas aulas de Química, 97% dos inquiridos

respondeu que costumam realizar, sendo os 3% relativos a inquiridos que não responderam à questão (gráfico 5.1).

97%

0%

3%

Sim Não Não respondeu

Gráfico 5.1 – Resultados relativos à questão: “Costuma realizar experiências nas aulas de Química?”

A totalidade dos alunos inquiridos gosta de trabalhar no laboratório e com o computador. Relativamente à questão: “No seu dia-a-dia, costuma utilizar o computador?”, 60% dos

inquiridos respondeu “todos os dias”, 35% respondeu “2 a 3 vezes por semana” sendo a restante percentagem (5%) referente a “1 vez por semana” (gráfico 5.2).



0%0% 5%

35%

60%

Nunca 1 vez por mês 1 vez por semana 2 a 3 vezes por semana Todos os dias

Gráfico 5.2 – Frequência na utilização do computador no dia-a-dia.

Todos os alunos costumam utilizar o computador para realizar trabalhos para a escola (relatórios, pesquisas, etc).

No que diz respeito à questão: “Costuma utilizar o computador na escola?”, 52% dos inquiridos respondeu “sim” e 48% “não” (gráfico 5.3).

A última questão do questionário foi inserida neste estudo para averiguar o que os alunos consideram mais e menos importante no que se refere à Química. As opções de resposta eram as seguintes: A- Aprender Química de uma forma teórica. B- Aprender Química realizando experiências. C- Ter a melhor nota possível para entrar na universidade.

Gráfico 5.3 – Utilização do computador na escola.

52%

48%

Usa o computador na escola

Não usa o computador na escola



D- Conhecer melhor o mundo, através da ciência. E- Prazer em aprender.

Os alunos tinham de atribuir pontuação de 1 (menos importante) a 5 (mais importante) a cada opção de resposta. Na tabela 5.5 constam a soma dos valores atribuidos a cada opção de resposta por grupo e o total sugere-nos o mais e o menos importante, em geral, na opinião dos alunos inquiridos. Tabela 5.5 – O que é mais e menos importante para os alunos da nossa amostra.

Respostas Grupos A B C D E

A 19 20 20 15 16

B 10 10 16 15 9

C 21 19 18 16 16

D 9 10 6 13 7

TOTAL 59 59 60 59 48

Apesar das cotações estarem relativamente equilibradas, pode-se afirmar que o mais importante

para os alunos é ter a melhor nota possível para entrar na universidade, sendo o menos importante o prazer em aprender.

Relativamente à totalidade do questionário relativo à caracterização da turma e de um modo geral, pode-se afirmar que:

a) os alunos costumam realizar experiências nas aulas de Química; b) todos os alunos gostam de trabalhar no laboratório; c) todos os alunos gostam de utilizar o computador; d) todos os alunos costumam utilizar o computador para realizar trabalhos para a escola

(relatórios, pesquisas, etc); e) 52% dos alunos costuma utilizar o computador na escola; f) 60 % dos alunos utiliza o computador todos os dias e 35% dos alunos utiliza-o 2 a 3 vezes por

semana. g) o mais importante para os alunos é ter a melhor nota possível para entrar na universidade,

sendo o menos importante o prazer em aprender.

5.3 Descrição do estudo

Começámos o nosso trabalho pela análise detalhada do programa do 12º ano de Química, fornecido pelo Ministério da Educação (M. E., 2004). Desta forma, foi possível verificar quais as



competências essenciais, os temas organizadores e a avaliação para o 12º ano. Antes de se proceder à elaboração de todo o material para o presente estudo, foi necessário fazer a pesquisa sobre os conceitos científicos envolvidos e já referidos no capítulo 2.3.

De seguida, e após as filmagens das actividades laboratoriais, os vídeos foram colocados online e cuidadosamente estudados para que não existissem quaisquer erros. O vídeo utilizado para a execução desta investigação foi o de “Um ciclo do cobre” que está disponível na página da Internet http://nautilus.fis.uc.pt/bl/. Para tal, foi necessário recorrer a um programador que colocou o vídeo online, associando-lhe recursos adicionais o que permitiu que facilmente se tivesse acesso ao vídeo para sucessivas interacções e correcções.

Posteriormente, passou-se à elaboração dos testes (pré e pós – ver anexos II e III) que foram aplicados de acordo com a tabela 5.6. O impacto do conjunto de módulos digitais no processo de ensino-aprendizagem, foi avaliado através da análise das respostas dadas nos inquéritos.

Esta investigação foi realizada utilizando recursos variados: equipamento de filmagem, o vídeo da experiência “Um Ciclo do Cobre”, um computador, inquéritos, duas turmas de 12º ano da Escola Secundária da Trofa e respectiva professora e laboratórios de Química (da faculdade e da escola onde foi efectuada a investigação).

Relativamente à “população” em estudo, pode-se considerar o tipo de amostra como de conveniência, pois foram utilizadas as duas únicas turmas de 12º ano da docente que colaborou nesta investigação. Isto faz deste estudo uma investigação quase-experimental (Kerlinger, 1980), seguindo o seguinte esquema:

X O1 X O2

onde X representa a aplicação de uma metodologia de ensino, O1 representa o pré-teste e O2 o pós-teste. Optou-se por antecipar o momento 1 (utilização de uma metodologia de ensino) em vez da aplicação inicial do pré-teste pois este possui questões muito específicas da matéria que envolve a actividade laboratorial e sem aquirirem alguns conhecimentos prévios, os alunos não seriam capazes de responder ao teste.

As duas turmas foram divididas em quatro grupos (A, B, C e D), sendo cada um deles constituído pelos alunos que pertenciam a cada turno já estipulado, desde o início do ano. Outro modo de constituir os grupos não seria possível devido a vários motivos: qualquer alteração realizada iria interferir com o horário da professora da turma, bem como do professor de Biologia com o qual dividiam os turnos, sendo que o mais importante era tentar não alterar os horários dos alunos para não os prejudicar num ano tão decisivo como o 12ºano.

Cada grupo tinha uma orientação diferente na investigação, de acordo com a seguinte organização - tabela 5.6.

http://nautilus.fis.uc.pt/bl/�



Tabela 5.6 – Organização do percurso que cada grupo seguiu para a realização da investigação. Grupos

Momentos

A B C D

1º Actividade laboratorial

Actividade laboratorial

Fundamentação teórica

Vídeo

2º Pré-teste Pré-teste Pré-teste Pré-teste

3º Vídeo Fundamentação

teórica Vídeo

Fundamentação teórica

4º Pós-teste Pós-teste Pós-teste Pós-teste

5º * Fundamentação

teórica Vídeo



*Este momento não tem qualquer importância em termos de resultados da investigação, apenas foi introduzido por questões de ética, nomeadamente para não privar os alunos do grupo C da actividade laboratorial que é de carácter obrigatório.

A aplicação na escola teve a duração de cerca de três aulas para cada grupo de trabalho. Houve, então, três tipos de aulas diferentes: a fundamentação teórica, a actividade laboratorial e a

visualização do vídeo, cuja descrição se encontra em baixo: - Fundamentação teórica: A docente informou os alunos que iriam estudar a actividade laboratorial

do “Ciclo do Cobre” e explicou que era um ciclo pois se partia de cobre e obtinha-se novamente cobre no final. Seguiu-se uma breve descrição de algumas características do cobre, bem como dos metais de transição, de um modo geral. Após esta introdução, a docente escreveu as equações químicas envolvidas neste ciclo e acertou-as com os alunos, explicando passo a passo para que é que se adicionavam os reagentes - ver anexo VI. Além disso, também explicou como se calcula o rendimento, demonstrando que a estequiometria de todas as reacções é 1:1. No final, a docente chamou a atenção de algumas alterações a efectuar ao procedimento. As imagens da figura 5.1 foram capturadas durante a aula de fundamentação teórica.



- Actividade laboratorial: No início da aula a docente chamou a atenção (para os grupos que não

tinham assistido à fundamentação teórica) das alterações necessárias ao protocolo. Alguns alunos realizaram, tal como era costume, um diagrama com os passos relativos à actividade laboratorial e colocaram algumas dúvidas. De seguida vestiram as batas e colocaram as protecções adequadas à realização da actividade. De um modo geral, os alunos mostravam bastante preocupação pelas regras de segurança. Durante a aula a docente ía chamando a atenção dos alunos para pormenores importantes (como a realização de algumas reacções na hotte) e prestando apoio aos grupos – figura 5.2.

Figura 5.1 – Aula de fundamentação teórica.

Figura 5.2 – Aula de actividade Laboratorial.



- Vídeo: a docente informou os alunos que iriam visualizar o vídeo relativo à actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” e colocou o DVD no computador. Na figura 5.3 vê-se os alunos a observarem o vídeo – ver anexo XVI.

Os pré e pós testes eram realizados nos momentos indicados na tabela 5.6 e tinham a duração de

cerca de 15 minutos. A investigadora informava que iriam realizar o teste (tanto no pré como no pós testes), pedindo a colaboração dos alunos para que fossem sinceros nas respostas e os preenchessem individualmente. De seguida distribuía os testes – figura 5.4.

Figura 5.3 – Aula da visualização do vídeo.

Figura 5.4 – Realização do pré-teste e do pós-teste.



A investigadora teve uma postura de observadora na actividade laboratorial, na visualização do vídeo e na fundamentação teórica, excepto na aplicação do pré e pós testes, em que deu algumas recomendações antes do início dos testes.

No final da investigação foi pedida autorização aos alunos, por escrito, para que se pudessem utilizar as fotografias destes em fins educativos e investigativos. – Anexo XIII.

5.4 Resultados

5.4.1 Tratamento quantitativo

Os ganhos na aprendizagem foram tratados estatisticamente de acordo com as sugestões de Glass e Hopkins (1984), minimizando o efeito da regressão para a média, fenómeno caracterizado pela tendência de alunos com notas baixas num pré-teste a subirem-nas no pós-teste e de alunos com notas altas no pré-teste tenderem a subirem menos que os alunos mais fracos no pós-teste (glass e Hopkins, 1984; Cohen e Manion, 1994; Trochim, 2002). Medir ganhos de aprendizagem exclusivamente através da diferença entre as notas de um pré-teste e de um pós-teste, sendo útil, pode não ser o melhor, dado que exclui a sensibilidade a este fenómeno.

Glass e Hopkins propõem um processo que consiste em utilizar a recta de regressão, obtida a partir da representação dos valores do pós-teste (eixo das ordenadas) em função do pré-teste (eixo das abcissas), para se calcular o valor previsto para o pós-teste – ver anexo XV. Os valores dos ganhos de aprendizagem são, então, calculados a partir da diferença entre os valores do pós-teste e o valor previsto (a partir da equação da recta de regressão), técnica usada, por exemplo, por Camili e Bulkley (2001) e Pacheco (2001).

Genericamente, podem considerar-se as seguintes etapas para este tratamento dos dados: 1- Quantificação do pré e pós-teste. 2- Representação dos valores do pós-teste (“eixo dos yy”) em função dos valores do

pré-teste (“eixo dos xx”). 3- Obtenção da equação de regressão linear (do tipo y = m x + b, sendo m o declive da

recta e b a ordenada na origem) a partir dos pares de valores anteriores. 4- Cálculo dos valores individuais previstos (y) no pós-teste a partir da equação

anterior: y = m x + b, onde x é o valor do pré-teste de cada aluno. 5- Cálculo dos valores dos ganhos residuais (GR) individuais: diferença entre o valor do

pós-teste e o valor previsto. 6- Cálculo dos valores dos ganhos residuais corrigidos (GRC) individuais: a cada GR

foi somado o valor absoluto do menor ganho, de modo a não haver valores



negativos. 7- Cálculo do valor do ganho residual corrigido médio, GRCM, para cada grupo. 8-Aplicação de um teste t de Student para verificar ou não a existência de diferenças

estatisticamente significativas entre os GRCM dos dois grupos. De acordo com as etapas referidas anteriormente, temos: - Etapa 1 - Quantificação do pré e pós-teste Efectuou-se uma quantificação dos resultados dos pré e pós-testes obtidos pelos alunos nos quatro grupos– ver anexo XIV. - Etapa 2 - Representação gráfica dos valores do pós-teste (“eixo dos yy”) em função dos valores do pré-teste (“eixo dos xx”) – efectuadas para cada grupo nos gráfico 5.4, 5.5, 5.6 e 5.7. Os gráficos encontram-se no anexo XV. - Etapa 3 - Obtenção da equação de regressão linear (do tipo y = m x + b, sendo m o declive da recta e b a ordenada na origem) a partir dos pares de valores anteriores. De seguida apresenta-se a tabela 5.7 com as equações obtidas através dos gráficos anteriormente apresentados.

Tabela 5.7 – Equações das rectas, ajustadas por regressão linear, obtidas para cada grupo. Grupo Equação de regressão linear

A y = -0,0414x + 66,529

B y = 0,3277x + 59,689

C y = 0,3591x + 33,298

D y = 0,2927x + 50,32

- Etapa 4 - Cálculo dos valores individuais previstos (y) no pós-teste a partir da equação

anterior: y = m x + b, onde x é o valor do pré-teste de cada aluno. A partir das equações de regressão anteriores por substituição de x pelo valor do pré-teste, calcularam-se os valores previstos no pós-teste para cada um dos alunos – ver anexo XVI.

- Etapa 5 - Cálculo dos valores dos ganhos residuais (GR) individuais: diferença entre o valor do pós-teste e o valor previsto. Estes valores foram determinados e tabelados no anexo XV.



- Etapa 6 - Ao GR de cada aluno foi adicionado o valor absoluto do menor ganho (que, como é óbvio, difere para cada um dos grupos) para eliminar os valores negativos, obtendo-se desta forma os ganhos residuais corrigidos GRC – ver anexo XVI.

- Etapa 7 - Por último, calculou-se o valor do ganho residual corrigido médio GRCM para cada

grupo – ver anexo XVI. Estes valores, de GRCM, estão tabelados por grupo na tabela 5.8.

Tabela 5.8- Valores do ganho residual corrigido médio para cada grupo. Grupo Ganho residual corrigido médio

A 26,0

B 26,6

C 19,8

D 21,2

5.4.2 Inquérito de opinião Os alunos responderam também a um conjunto de questões abertas, essencialmente sobre os

recursos digitais – ver o anexo XI. Relativamente à questão 1: “Acha que o filme sobre a experiência do “Ciclo do Cobre” o ajudou a

compreender melhor os conceitos envolvidos? Justifique.”, 92% dos inquiridos responderam que “Sim”. As justificações foram variadas, tal como constam alguns exemplos na tabela 5.9.

Tabela 5.9 – Categorização das respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 1.

Categorização Exemplos Esclarecimento de dúvidas ...”pois através de um procedimento escrito é mais

complicado de imaginarmos a experiência”

Clareza ...”porque foi realizado de uma maneira clara e perceptível”

”Porque mostra de uma forma mais clara a experiência, e vendo de forma mais precisa os passos.”

Conhecimento ...”o facto de termos assistido ao filme permitiu uma visualização global de todo o processo, ajudando na aquisição de conhecimentos.”



Relativamente à questão 2: “Qual a sua opinião relativamente ao uso de tecnologias (computador, Internet) nas aulas, por parte dos seus professores?”, 92% das respostas dos inquiridos foram favoráveis à utilização de tecnologias na sala de aula. As justificações foram variadas, tal como constam alguns exemplos na tabela 5.10.

Tabela 5.10 - Categorização das respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 2.

Categorização Exemplos Falta de meios “...permite que vejamos as experiências que não

podemos realizar nas aulas, devido à falta de meios.”

Monotonia “...assim as aulas correm melhor e não são tão monótonas”

Compreensão “O seu uso é benéfico para a compreensão dos conteúdos.”

...”permite uma melhor compreensão das aulas e é um modo de cativar a atenção dos alunos.

...”é mais fácil perceber e memorizar a matéria.”

Motivação “...permite que as aulas se tornem mais dinâmicas e atractivas.”

“Uma vez que são instrumentos relativamente recentes e que nós gostamos, acho que se torna uma maneira de incentivar e aliciar os alunos às aulas, melhorando assim, a opinião de cada um acerca da escola.”

Relativamente à questão 3: “Para si, esta actividade de complemento laboratorial envolvendo o

vídeo, valeu a pena? Explique em que medida.”, 95% das respostas dos inquiridos foram favoráveis à utilização do vídeo como forma de complemento da actividade laboratorial. As justificações foram variadas, tal como constam alguns exemplos na tabela 5.11. Tabela 5.11 - Categorização das respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 3.

Categorização Exemplos Síntese ...”para uma síntese de ideias.”

Esclarecimento de dúvidas ...”e tirar eventuais dúvidas com a observação do video.”

...”permitiu-nos corrigir eventuais erros que cometemos



na nossa actividade experimental.” “Melhor compreesão do trabalho.” “Os alunos ainda são inexperientes nas técnicas

laboratoriais, pelo que ver a realização da actividade ajuda na sua compreensão tanto a nível teórico, como prática.”

A questão pedia sugestões para melhorar o recurso digital com o vídeo “Ciclo de cobre”. As

sugestões foram variadas, tal como constam alguns exemplos na tabela 5.12. Tabela 5.12 - Respostas dadas nos inquéritos de opinião – questão 4.

Exemplos “Gostei muito do modo como nos foi transmitido, achei que estava muito bem

elaborado.”

“Penso que o recurso digital foi bem conseguido e através dele é transmitida aos espectadores toda a actividade com total clareza.”

“Ao nível da imagem deveria poder-se ver em ecrã inteiro, as explicações da experiências deveriam estar num tom mais alto para que se possa ouvir melhor e a música de fundo, na minha opinião, não era necessária.”

“Acho que tornaria o vídeo mais interessante se tivesse mais movimento (por exemplo ao nível sonoro) e se tentasse mais interacção com os espectadores.”

“Criar um site na Internet, onde ele pode ser visualizado ou mesmo ser feito o download. Ou anexar, o vídeo ao site da Universidade na área correspondente.”

“Está muito bem elaborado, na minha opinião não há falhas.”

“Penso que o video tinha uma qualidade muito boa e que a experiência foi muito bem realizada e explicada. Por isso não tenho ideias para poder melhorá-lo.”

Como os professores terão de ser os fomentadores deste tipo de projectos, é importante saber a

opinião deles. Depois de terminado o ano lectivo, a investigadora pediu à docente colaboradora que respondesse a um inquérito – anexo XII. O inquérito tinha como finalidade analisar o impacto que teve na docente o trabalho realizado com os seus alunos, com o auxílio dos recursos digitais. A tabela 5.13 reflecte as ideias principais.



Tabela 5.13 – Ideias principais da docente colaboradora em relação ao trabalho de investigação que foi realizado com os seus alunos.

Exemplos A aquisição e construção do conhecimento dos alunos, com o vídeo, foi mais

motivadora e serviu de orientação em fases mais difíceis.

O computador é um auxiliar no processo ensino-aprendizagem.

A Internet pode ajudar no processo ensino-aprendizagem se for convenientemente orientado o seu uso.

A utilização do computador na sala de aula reveste-se de utilidade para o professor de Química, desde que este saiba utilizá-lo convenientemente em ambiente de sala de aula.

Sem dúvidas que voltaria a utilizar o vídeo “Um Ciclo do Cobre” nas minha aulas.





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Capítulo 6 ___________________________________________________________________________

Notas finais





6. Notas finais

6.1 Algumas conclusões

Pretendeu-se, com a produção, implementação e avaliação destes recursos, não só tornar mais motivante a aprendizagem de conceitos de difícil apreensão por parte dos estudantes como também tentar auxiliar os professores de Química nas actividades laboratoriais do 12º ano.

Retomemos a nossa hipótese de investigação: a) A utilização de módulos digitais sobre actividades laboratoriais, constitui um recurso pedagógico

útil para os alunos, na compreensão dos conceitos que envolvem um tema. b) É importante a sequência de inserção destes recursos no design pedagógico. Os dados deste estudo, principalmente no que concerne aos dados qualitativos, sugerem-nos uma

resposta positiva em relação a a). Retomemos algumas ideias expressas pelos actores da experiência, que certificam esta ideia:

“A aquisição e construção do conhecimento dos alunos, com o vídeo, foi mais motivadora e serviu de orientação em fases mais difíceis.” - Professora

“Na minha opinião o vídeo ajudou a esclarecer algumas dúvidas relativas a esta actividade experimental no sentido em que já foi possível verificar as alterações ao aspecto das soluções bem como a respectiva explicação.” - Aluno

“... na minha opinião, o facto de termos assistido ao filme permitiu uma visualização global de todo o processo, ajudando na aquisição de conhecimentos.” - Aluno

“Foi bastante importante para nos consciencializarmos de muitos pormenores que ao longo da execução da actividade laboratorial não conseguimos aperceber.” - Aluno

“...penso que ajudou bastante a compreender melhor tanto a experiência como os conceitos envolvidos.” - Aluno

“...permitiu-nos corrigir eventuais erros que cometemos na nossa actividade experimental.” - Aluno Em relação a b) os resultados, embora não sejam muitos seguros, revelam que os vídeos são

mais eficazes depois da actividade laboratorial e não antes. Embora a “fundamentação teórica” possa, em certo sentido, fazer as vezes do vídeo, o mais óbvio dos dados quantitativos é que a actividade laboratorial em si se revela crucial e determinante.

Relembremos a tabela 5.8, que distinguem os grupos A e B como os de maior ganho de aprendizagem. Estes grupos, relembre-se, (tabela 5.6) começavam ambos com a actividade laboratorial.

Este estudo sugere que a actividade laboratorial em si deverá ser o motor da estratégia. Embora não se possa generalizar (outros esquemas didáticos e outros contextos poderiam levar a resultados diferentes). A actividade laboratorial, “mãos na massa”, é o cerne da aprendizagem em Química. Esta



conclusão como que nos tranquiliza um pouco, pois alguns críticos do tipo de recursos que elaboramos alegam que estes podem substituir ou perigar a actividade laboratorial. Este estudo revelou que isso não acontece, sendo certo, porém, que recursos digitais, usados antes ou depois da actividade laboratorial, podem potenciar o ensino experimental da Química (o nosso estudo aponta, embora de forma não categórica, para ser melhor usar depois e não antes).

Convém explicitar que estamos conscientes das fragilidades associadas à implementação destes recursos: a escola, os professores e os alunos estão ainda pouco habituados e são, de alguma forma, reactivos a novas estratégias. Este estudo, apesar de tudo, apresenta dados animadores, no que concerne à ajuda que recursos digitais complementares podem conferir ao ensino da Química na vertente laboratorial.

6.2 Auto-crítica, reformulação e projectos futuros

Reflectindo sobre este trabalho sentimos que foi uma experiência muito interessante e agradável de conduzir. Contudo, e devendo apurar o nosso espírito crítico em relação ao que desenvolvemos cabe-nos avaliar todo este processo para que possamos, no futuro, realizar alguns melhoramentos. Detectamos, então, uma série de ameaças que puseram em risco a validade deste estudo, as quais passamos a citar:

- Os alunos terem tido conhecimento prévio de que iriam fazer parte de uma investigação sobre a actividade laboratorial “Um Ciclo do Cobre” – efeito Hawthorne (Kerlinger, 1980). Os alunos, algumas vezes, não agiam com naturalidade, pelo facto de estarem a ser observados (a investigadora tirava fotografias...); - Os pré e os pós testes serem constituídos por questões iguais (apenas a ordem foi invertida), o que pode ter influenciado este estudo porque os alunos podem ter esclarecido alguma dúvida que tenha surgido ao realizarem o pré-teste e deste modo serem beneficiados no pós-teste (este efeito denomina-se “habituação ao pré-teste”); - A amostra em estudo não ter sido seleccionada aleatoriamente e também o facto de ser pequena, principalmente após se ter dividido em 4 grupos; - A questão dois do pré-teste não ser suficientemente clara em relação ao facto dos alunos terem de justificar as respostas, o que provocou uma elevada taxa de não respostas (apenas na parte da justificação). - O ecrã onde os alunos viram o vídeo ser demasiado pequeno, pois não conseguiam ver o ambiente do vídeo na sua totalidade “Ao nível da imagem deveria poder-se ver em ecrã inteiro...”,



disseram alguns alunos. Relativamente a este ponto pensamos que também foi negativo o facto dos alunos não puderem estar confortavelmente sentados a ver o vídeo.

Relativamente aos vídeos digitais, e após um deles ter sido sujeito a uma avaliação pelos alunos

e respectiva professora, pretendemos melhorar o ambiente do vídeo, em alguns aspectos relevantes: - Colocar questões para os alunos responderem; - Criar no site um local onde os alunos podem colocar as suas dúvidas; - Melhorar a estética do site com os vídeos; - Associar algumas simulações de nível microscópico, capazes de ajudar os alunos a interpretar melhor as experiências.

No questionário que os alunos responderam relativamente aos vídeos, obtivemos um feedback

bastante positivo: - “Gostei muito do modo como nos foi transmitido, achei que estava muito bem elaborado.”; - “Penso que o recurso digital foi bem conseguido e através dele é transmitida aos espectadores toda a actividade com total clareza.” ; Como comentários de carácter de melhoramento, surgem: - “As explicações da experiências deveriam estar num tom mais alto para que se possa ouvir

melhor e a música de fundo, na minha opinião, não era necessária.”; - “Acho que tornaria o vídeo mais interessante se tivesse mais movimento (por exemplo ao nível

sonoro) e se tentasse mais interacção com os espectadores.”; Os alunos mostraram-se apreensivos com a música de fundo, mas esta foi escolhida para que

não lhes desviassem a atenção dos conteúdos do vídeo. A música, numa versão futura, poderia tornar-se opcional.

Da nossa investigação, concluiu-se que a utilização desta metodologia de ensino aliada a outras

existentes, é uma mais valia no ensino da Química. Estamos convencidos que o software pode proporcionar condições de ensino bastantes motivantes.

Além de toda a investigação era nosso objectivo criar este software de apoio para os professores. Os docentes poderão recorrer ao auxílio gratuito deste software apenas em breves segundos, na Internet. É certo que o vídeo não poderá substituir a actividade laboratorial, uma vez que são de carácter obrigatório e incontornavelmente úteis para aprender Química, mas pode optimizar o ensino.



A inovação em educação não é fácil, até porque, como foi revelado em g) de 5.2, os alunos (e o sistema social, as famílias, etc.) estão mais focados em “entrar na universidade” do que em “ter gosto em aprender”. Mais um pretexto para inovar...

Com recursos digitais e não só, queremos dar um pequeno contributo para que se possam inverter as prioridades e se passe a ensinar e aprender Química nas escolas, de forma mais motivadora, sempre rigorosa e exigente... e desafiando o prazer de aprender!

Chegados ao final deste trabalho damos como bem empregue o tempo envolvido. Ficamos com a sensação de que os recursos digitais bem produzidos e bem aplicados no contexto escolar podem ser uma mais valia para o ensino da Química. Procederemos a alguns melhoramentos no protótipo e à optimização do estudo de impacto junto dos alunos. Usaremos (nós e outros professores e alunos) estes e outros recursos (livres na internet) na nossa prática lectiva e este é o legado mais importante deste trabalho.



______________________________________________________________

Capítulo 7 ______________________________________________________________ Bibliografia





7. Bibliografia

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Glossário

Blended-learning: ou b-learning, mistura de ensino presencial e e-learning.

Chat: Abreviatura de IRC (Internet Relay Chatting), possibilita uma interacção com respostas rápidas ou mesmo imediatas entre os alunos e o tutor em ambientes de turmas virtuais. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory): Unidade com grande capacidade de informação (cerca de 700 megabytes). Ao contrário do significado da raiz do seu nome já é possível, hoje, escrever e gravar informação num CD_ROM, e não apenas lê-la.

DVD (Digital Video Disc): O “equivalente ao CD-ROM” para informação vídeo, com maior capacidade de informação (cerca de 5 gigabytes). Download: Acto de capturar um ficheiro de um computador remoto (servidor) para o próprio computador (cliente). As páginas da Internet estão recheadas de ficheiros que permitem fazer download.

E-learning: Formação electrónica. Situação de ensino/aprendizagem à distância, que inclui um vasto número de aplicações e processos, tais como web-based-learning, computer-based-learning, salas virtuais, tutoriais inteligentes, trabalho colaborativo. Tudo isto recorrendo à forma digital dos seus conteúdos e dos processos de comunicação como a Internet, Intranet, videoconferência, CD-DVD-rom, etc.

Email (Electronic mail): Correio electrónico – permite aos alunos e tutor corresponderem-se entre si de forma assíncrona. HTTP (Hyper Text Tranfer Protocol): Protocolo de comunicação entre computadores ligados pela Internet. Em particular, este protocolo permite a transferência universal de material digital em hipertexto. Multimédia – Conjunto de recursos de informação digital e programas de computador, que combinam texto, som e imagem. Online: Significa “Ligado à rede”. Permite aceder toda a informação disponível na Internet. Opõe-se a esta expressão o conceito off-line.



Portal (Portal site): Local da Internet que constitui o ponto de partida – a porta – de um utilizador. Mediante a utilização de palavras-chave ou através de um menu prévio, o utilizador procura a informação.

Site: Um dos nós que armazenam páginas html. É frequentemente usado como sinónimo de um conjunto de páginas da Internet.

Software: Conjunto de programas de computador que executam determinadas tarefas.

Tutorial: série de instruções que explicam o funcionamento de um determinado programa. URL (Uniforme Resource Locator): Endereço de um site da Internet. Web pages / Web site: Conjunto de páginas com informação digital (texto, imagem, som, vídeo, etc.) organizadas e mantidas pela mesma organização, pelo mesmo grupo ou indivíduo. As páginas Web

estão acessíveis via Internet, de forma livre ou com algumas limitações de acesso. Word: Diminutivo do nome Microsoft Word. Aplicação de processamento de texto do Microsoft Office.

WWW: Word Wide Web: vasta colecção de informação digital disponível na Internet sob a forma de página na Internet sob a forma de página web. Também é conhecida por “teia mundial alargada”, disponível a todos os utilizadores que disponham de um computador e de uma forma de o ligar à rede, podendo assim aceder ao vastíssimo manancial de informação disponível.



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Capítulo 8 ___________________________________________________________________________

Anexos





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Anexo I ___________________________________________________________________________

Questionário – caracterização da turma





Questionário 12º Ano Tempo de preenchimento recomendado: 15 minutos

Nº de aluno: ______ Turma: ____ Idade: _____ Sexo M F

1- É Repetente? Sim Não

2- Costuma realizar experiências nas aulas de Química? Sim Não

3- Gosta de trabalhar no laboratório? Sim Não

4- Gosta de utilizar o computador? Sim Não

No seu dia-a-dia, costuma utilizar o computador?

Nunca 1 vez por mês 1 vez por semana 2 a 3 vezes por semana todos os dias

5- Costuma utilizar o computador para realizar trabalhos para a escola (relatórios,

pesquisas, etc)? Sim Não

6- Costuma utilizar o computador na escola? Sim Não

7- No horizonte de preocupações enquanto estudante de 12º ano de Química, ordene, de 1

(menos importante) a 5 (mais importante), os seguintes aspectos: A- Aprender Química de uma forma teórica. B- Aprender Química realizando experiências. C- Ter a melhor nota possível para entrar na universidade. D- Conhecer melhor o mundo, através da ciência. E- Prazer em aprender.





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Anexo II ___________________________________________________________________________

Pré - teste





As questões a seguir apresentadas estão relacionadas com o “Ciclo do Cobre”. É importante que se concentre e seja sincero(a) a responder, apesar destas não fazerem parte da sua avaliação.

Obrigada pela sua participação e empenho.

1- O que significa a expressão “O Ciclo do Cobre”? (assinale a opção correcta) a) Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que

permitem recuperar o metal inicial. b) Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que

permitem reutilizar o metal inicial. c) Que reciclar cobre pode permitir economizar quantidades consideráveis de energia. d) Que existe uma quantidade inesgotável de cobre. 2- Das situações aqui transcritas, identifique aquelas em que o tipo de erro introduzido irá

provocar um aumento (assinale com A), uma diminuição (assinale com D) ou não provoca alteração (assinale com N) na massa medida de cobre obtido. Justifique a sua resposta.

a) Adicionou-se insuficiente quantidade de hidróxido de sódio. _____ b) Algum sólido foi perdido no processo de decantação. _____ c) Adicionou-se ácido sulfúrico em excesso. _____ d) Algum zinco (que não reagiu) permaneceu com o produto no final da experiência. _____ e) O cobre não ficou completamente seco. _____



Solução x Fio de cobre

Solução de sulfato de cobre

3- No esquema seguinte estão representados alguns passos que fazem parte do estudo do Ciclo do Cobre. Observe o esquema e procure completar os espaços nas questões que estão a seguir apresentadas.

Passo 1 Passo 2 Passo 3 3.1 A solução aquosa x referida no passo 1 é ____________________. Neste passo

liberta-se uma substância gasosa que se chama ___________________. 3.2 No passo 2 adiciona-se ácido ____________________. 3.3 No passo 3, no final da reacção obtém-se um sólido que se

denomina____________________. 4- Faça corresponder as equações químicas da coluna A com os respectivos tipos de

reacções Químicas listados na coluna B e associe a coluna A à C de acordo com a cor dos produtos formados.

Coluna A Coluna B

Coluna C

1) Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu (NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g) 2) Cu(NO3)2 (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3 (aq) 3) Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l) 4) CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)

a) Reacção de precipitação b) Reacção de oxidação-redução c) Reacção ácido-base d) Reacção de decomposição

Adição de ácido nítrico

Vapores libertados

Adição de ácido y Solução aquosa de óxido de cobre de cobre


Adição de zinco em pó

Sólido z

A. Azul B. Preto C. Incolor D. Azul esverdeado



___________________________________________________________________________

Anexo III ___________________________________________________________________________

Pós - teste







…E agora é necessário que responda a mais algumas questões! Nº de aluno: ______ 1- O que significa a expressão “O Ciclo do Cobre”? (assinale a opção correcta) a)Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que

permitem recuperar o metal inicial. b)Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que

permitem reutilizar o metal inicial. c)Que reciclar cobre pode permitir economizar quantidades consideráveis de energia. d)Que existe uma quantidade inesgotável de cobre. 2- No esquema seguinte estão representados alguns passos que fazem parte do estudo do Ciclo

do Cobre. Observe o esquema e procure completar os espaços nas questões que estão a seguir apresentadas.

Passo 1 Passo 2 Passo 3 2.1 A solução aquosa x referida no passo 1 é ____________________. Neste passo

liberta-se uma substância gasosa que se chama ___________________. 2.2 No passo 2 adiciona-se ácido ____________________. 2.3 No passo 3, no final da reacção obtém-se um sólido que se

denomina__________________.





Sólido z

Vapores libertados



3- Faça corresponder as equações químicas da coluna A com os respectivos tipos de reacções

Químicas listados na coluna B e associe a coluna A à C de acordo com a cor dos produtos formados. Coluna A Coluna B

Coluna C 4- Das situações aqui transcritas, identifique aquelas em que o tipo de erro introduzido irá provocar

um aumento (assinale com A), uma diminuição (assinale com D) ou não provoca alteração (assinale com N) na massa medida de cobre obtido. Justifique a sua resposta.

a)Adicionou-se insuficiente quantidade de hidróxido de sódio. _____ b)Algum sólido foi perdido no processo de decantação. _____ c)Adicionou-se ácido sulfúrico em excesso. _____ d)Algum zinco (que não reagiu) permaneceu com o produto no final da experiência. _____ e)O cobre não ficou completamente seco. _____

1) Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu (NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g)

2) Cu(NO3)2 (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3 (aq)

3) Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l)

4) CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)





___________________________________________________________________________

Anexo IV ___________________________________________________________________________

Questionário – opinião sobre os vídeos





Ajude-nos a melhorar este projecto! 1- Acha que o filme sobre a experiência do “Ciclo do Cobre” o ajudou a compreender melhor os

conceitos envolvidos? Justifique. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2- Qual a sua opinião relativamente ao uso de tecnologias (computador, Internet) nas aulas, por

parte dos seus professores? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3- Para si, esta actividade de complemento laboratorial envolvendo o vídeo, valeu a pena?

Explique em que medida. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4- Dê-nos sugestões para melhorar o recurso digital com o vídeo “Ciclo de cobre”.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Obrigada pela sua colaboração! __________________________





___________________________________________________________________________

Anexo V ___________________________________________________________________________

Proposta de resolução do pré-teste





AS PROPOSTAS DE RESOLUÇÃO ESTÃO ESCRITAS A VERDE

1- O que significa a expressão “O Ciclo do Cobre”? (assinale a opção correcta) a) Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que permitem recuperar o metal inicial. b) Que o cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que permitem reutilizar o metal inicial. c) Que reciclar cobre pode permitir economizar quantidades consideráveis de energia. d) Que existe uma quantidade inesgotável de cobre.

2- Das situações aqui transcritas, identifique aquelas em que o tipo de erro introduzido irá

provocar um aumento (assinale com A), uma diminuição (assinale com D) ou não provoca alteração (assinale com N) na massa medida de cobre obtido. Justifique a sua resposta.

a)Adicionou-se insuficiente quantidade de hidróxido de sódio. D Justificação: Deste modo o nitrato de cobre (II) não passa todo a hidróxido de cobre (II). b)Algum sólido foi perdido no processo de decantação. D Justificação: Deste modo a massa de cobre diminui. c)Adicionou-se ácido sulfúrico em excesso.N Justificação: Nada acontece pois o ácido sulfúrico não é o regente limitante. d)Algum zinco (que não reagiu) permaneceu com o produto no final da experiência. A Justificação: Deste modo a massa do produto final que deveria ser formada apenas por cobre, vai

aumentar pela contaminação do zinco por reagir.. e)O cobre não ficou completamente seco. A Justificação: A massa final vai reflectir a massa de cobre acrescida da massa de água, não

conduzindo deste modo a um resultado correcto.





3- No esquema seguinte estão representados alguns passos que fazem parte do estudo do Ciclo do Cobre. Observe o esquema e procure completar os espaços nas questões que estão a seguir apresentadas. Passo 1 Passo 2 Passo 3 3.1 A solução aquosa x referida no passo 1 é nitrato de cobre (II). Neste passo liberta-se

uma substância gasosa que se chama dióxido de azoto. 3.2 No passo 2 adiciona-se ácido sulfúrico. 3.3 No passo 3, no final da reacção obtém-se um sólido que se denomina cobre. 4- Faça corresponder as equações químicas da coluna A com os respectivos tipos de reacções

Químicas listados na coluna B e associe a coluna A à C de acordo com a cor dos produtos formados. Coluna A Coluna B Coluna C

1) Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g) 2) Cu(NO3)2 (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3 (aq) 3) Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l) 4) CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)



Vapores libertados




Sólido z


1) - b) – D 2) - a) – A 3) - d) – B 4) - b) – C



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Anexo VI ___________________________________________________________________________

Aula de Fundamentação teórica





Descrição do ambiente: Carteiras aos pares; os alunos estavam curiosos: perguntaram se iam realizar a experiência.

Aula:

A professora iniciou a aula dizendo: -“ Vamos pegar na nossa actividade laboratorial (“Ciclo do Cobre” ) e estudá-la. - É um ciclo pois parte-se de cobre e obtém-se novamente cobre no final. - Pegamos no cobre e pomo-lo a reagir com vários reagentes de modo a obter cobre no fim. - Reparem que este trabalho envolve conceitos que já demos: reacção de oxidação-redução,

número de oxidação, reacção de precipitação, solubilidade, dissolução, nitratos serem muito solúveis, metais de transição logo, diferentes cores.”

Seguiu-se uma breve descrição de algumas características do cobre, bem como dos metais de

transição - “o cobre é um metal de transição (…)”, “os tipos de iões que o cobre tem tendência a formar (…)”, “a energia de ionização do metal (...)”.

- A professora acertou as equações químicas com os alunos e explicou passo a passo para que é

que se adicionavam os reagentes (no quadro). Representação do quadro da sala de aula:

0 +2 Dióxido de azoto

Cu(s) + 4HNO3(aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2NO2 (g)+ 2H2O (l)

Em solução castanho aquosa o cobre oxida-se

Cu(NO3)2(aq) + 2NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + 2NaNO3(aq)

azul Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l)

Azul preto CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l)

+2 0 CuSO4(s) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(s)



A professora explicou como se calcula o rendimento, demonstrando que a estequiometria de todas as reacções é 1:1.

No final, a docente chamou a atenção de algumas alterações a efectuar ao procedimento: - “Não precisam limpar o fio de cobre pois este já está limpo; - Alterações ao protocolo;

.Trabalhar em microescala para diminuir os resíduos;

.Passo 13 não se faz, para diminuir as quantidades;

.Pesar o tubo de ensaio antes de colocar a solução de sulfato de cobre;

.Usar só uma solução de sulfato de cobre para os grupos todos; - Fazer a medição de HNO3 na Hotte; - Depois de dissolver o zinco retirar 5 mL da solução para uma proveta“. No fim, a docente perguntou se alguém tinha dúvidas.



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Anexo VII ___________________________________________________________________________

Protocolos das actividades laboratoriais





UM CICLO DO COBRE O cobre pode ser transformado através de uma sequência de reacções sucessivas que permitem

recuperar o metal inicial. Esta sequência denomina-se “ciclo do cobre”.

Material e reagentes Fio de cobre Zinco em pó Acetona Solução aquosa de ácido sulfúrico 6 mol dm-3 Solução aquosa de ácido clorídrico 6 mol dm-3 Solução aquosa de ácido nítrico 16 mol dm-3 Solução aquosa de hidróxido de sódio 3 mol dm-3 2 gobelés de 250 cm3 Pipeta graduada de 5,0 cm3 3 Provetas (50, 100 e 250 cm3) 3 Varetas de vidro Placa de aquecimento

Modo de proceder

1- Após cortar o fio de cobre e colocá-lo num gobelé. 2- Adicionar o ácido nítrico 16 mol dm-3 ao fio de cobre e agitar até o fio se dissolver completamente .

Obtém-se o nitrato de cobre (II) Atenção: há formação de dióxido de azoto que se liberta sob a forma de vapores

de cor acastanhada – vapores rutilantes – perigo por inalação.

3- Adicionar água desionizada. 4- Adicionar, com agitação, solução de hidróxido de sódio 3 mol dm-3.

Há precipitação do hidróxido de cobre (II) 5- Aquecer a solução quase à ebulição, agitando sempre. 6- Quando a solução ficar escura, retirá-la da placa, continuando a agitá-la mais um ou dois minutos.

Há decomposição do hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II)



7- Deixar repousar o sólido (óxido de cobre II) e decantar cuidadosamente o líquido. 8- Adicionar água desionizada e decantar novamente. 9- Adicionar solução aquosa de ácido sulfúrico 6 mol dm-3 ao composto formado.

Forma-se o sulfato de cobre (II) 10- Medir cerca de 1,3 g de zinco em pó. 11- Adicionar o zinco, de uma só vez, agitando sempre.

Há redução do sulfato de cobre (II) a cobre metálico 12- Adicionar solução aquosa de ácido clorídrico 6 mol dm-3 e aquecer a solução. Quando não se observar libertação de gás decante o líquido. 13- Lavar o cobre formado com água desionizada e de seguida deixá-lo repousar. Decantar o líquido. 14- Repetir o procedimento 13 mais duas vezes. 15- Transferir o cobre para um vidro de relógio, lavá-lo com acetona e secá-lo na estufa. 16- Medir a massa de cobre obtido após estar bem seco para se calcular posteriormente o rendimento do processo.



FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA TAMPÃO O ião carbonato é uma base diprótica e a sua titulação potenciométrica permite identificar os seus

dois pontos de equivalência, assim como as zonas em que a solução tem comportamento de solução tampão.

Material e reagentes Solução aquosa de ácido clorídrico 0,10 mol dm-3

Solução aquosa de carbonato de sódio 0,10 mol dm-3

Bureta de 25,00 cm3

Gobelé de 150 cm3

Pipeta volumétrica de 10,00 cm3 Proveta de 10 cm3 Agitador magnético e barra magnética Sensor de pH Tampões para calibração

Modo de proceder

1- Acoplar o eléctrodo combinado de pH à máquina calculadora gráfica. 2- Efectuar a calibração do medidor de pH, utilizando as soluções tampão de pH=4,00 e pH=7,00. 3- Preparar a bureta com a solução de ácido clorídrico 0,10 mol dm-3, tendo o cuidado de não existirem bolhas de ar. 4- Para o gobelé, medir 10,00 cm3 da solução de carbonato de sódio 0,10 mol dm-3. 5- Colocar o gobelé sobre a placa do agitador magnético e introduzir a barra magnética. 6- Após lavar o eléctrodos com água desionizada e de secar convenientemente, ligar o agitador magnético e seleccionar uma velocidade que permita uma homogeneização rápida da solução.Carregar na tecla “Start” da calculadora. 7- Proceder à titulação adicionando sucessivas porções de 0,50 cm3 de solução titulante. A calculadora gráfica permite a aquisição directa de dados e o traçado da curva de titulação.



DETERMINAÇÃO DA ENTALPIA DE COMBUSTÃO DE DIFERENTES ÁLCOOIS Nesta actividade estuda-se a forma como o comprimento da cadeia carbonada de álcoois afecta a

energia libertada nas respectivas reacções de combustão.

Material e reagentes Calorímetro de chama rudimentar Lamparinas Termómetro (+/- 0,01ºC) Balança analítica Proveta 600 cm3 Etanol Metanol Propanol Butanol Sistema de sucção (trompa de água) Modo de proceder

1- Usando uma proveta, medir 550 cm3 de água desionizada e introduzi-la no interior do vaso calorimétrico. 2- Colocar o agitador, a tampa e o sensor de temperatura no vaso calorimétrico. 3- Ligar o agitador e o sensor de temperatura. 4- Seleccionar uma lamparina limpa, assegurando-se de que está bem seca. 5- Medir a massa do conjunto lamparina/campânula e registar o valor. 6- Com uma pipeta de pasteur introduzir-lhe algum etanol para assegurar uma lavagem mais eficaz. 7- Encher a lamparina com etanol e colocar-lhe a torcida. O etanol vai ser utilizado para calibrar o sistema calorimétrico. 8- Acender e ajustar o pavio de modo a obter uma chama de cerca de 5 a 10mm de altura. 9- Apagar a chama, colocando a campânula na lamparina e medir a massa do conjunto na balança analítica. 10- Ler o valor da temperatura da água no vaso calorimétrico e registar. 11- Acender o pavio e colocar muito rapidamente a lamparina no suporte metálico, sob o vaso calorimétrico, para que não haja perdas significativas de etanol. Atenção: Neste passo, deve-se acender a lamparina quando esta se encontra já sob o vaso calorimétrico, mas tal só é possível com a ajuda de outra pessoa. 12- Ligar lentamente a trompa de vazio.



13- Quando a temperatura da água no vaso calorimétrico aumentar cerca de 12 ºC, extinguir a chama colocando a campânula na lamparina. 14- Manter a agitação da água até a temperatura atingir um valor máximo que deve registar como temperatura final. 15- Deixar arrefecer a lamparina e medir, de novo, a massa do conjunto lamparina/campânula na balança analítica. Deste modo, pode-se calcular a capacidade calorífica do sistema a partir da variação de temperatura observada e da massa de álcool que reagiu. Utilizando o mesmo procedimento, executar ensaios com os diversos álcoois cuja entalpia de combustão se pretende determinar. Deve utilizar sempre novas torcidas e lavar bem a lamparina com cada álcool a estudar.





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Anexo VIII ___________________________________________________________________________

Questionário efectuado à docente





INQUÉRITO SOBRE O TRABALHO DESENVOLVIDO

1. O que pensa do computador como um instrumento no processo ensino-aprendizagem? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Entende que o uso da Internet pode ajudar no processo ensino-aprendizagem? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. A utilização do computador na sala de aula reveste-se de utilidade para o professor de Química? Em que medida? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. Classifique o vídeo “Um Ciclo do Cobre” quanto: a. À sua utilidade para a aprendizagem de conceitos químicos interligados à actividade laboratorial: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre b. À sensibilização dos alunos relativamente a regras de segurança: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre c. Ao rigor científico do vocabulário utilizado : � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre d. À clareza de informação: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre e. Ao rigor técnico na execução laboratorial: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre f. À apresentação gráfica: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre g. Quanto à sua acessibilidade na internet: � Muito Bom � Bom � Razoável � Medíocre



5. Como entende que foi a aquisição e construção do conhecimento dos alunos, com a utilização do vídeo: “Um Ciclo do Cobre”? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Como avaliaria as aulas dadas, utilizando as várias metodologias de ensino (síntese teórica, vídeo da actividade laboratorial, realização da actividade laboratorial)? _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Voltaria a utilizar o vídeo do “Ciclo do Cobre” nas suas aulas? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 8. Seria da máxima importância que desse algumas sugestões de melhoramento para este trabalho. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Muito Obrigada!

Nome: _______________________________________________________________________ Escola onde lecciona: ___________________________________________________________

Assinatura: ________________________________



___________________________________________________________________________

Anexo IX ___________________________________________________________________________

Questionários da caracterização da turma respondidos pelos alunos









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Anexo X ___________________________________________________________________________

Pré e pós-testes respondidos pelos alunos













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Anexo XI ___________________________________________________________________________

Exemplo de questionário de opinião respondido por alunos sobre os vídeos









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Anexo XII ___________________________________________________________________________

Questionário de opinião respondido pela professora









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Anexo XIII ___________________________________________________________________________

Pedidos de autorização aos alunos para publicar as suas fotografias





*

* Os alunos autorizaram a utilização das suas imagens neste trabalho, como se pode verificar pelo presente exemplo.





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Anexo XIV ___________________________________________________________________________

Resultados dos pré e pós-testes





Os resultados quantitativos dos pré e pós testes encontram-se referidos a seguir.

Cotação do pré-teste para o grupo A Cotação do pré-teste para o grupo B Cotação do pré-teste para o grupo C

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 0,0 20,0 20,0 0,0 40,0 2 25,0 15,0 12,0 9,8 61,8 3 0,0 0,0 24,0 13,0 37,0 4 0,0 0,0 20,0 9,8 29,8 5 0,0 0,0 24,0 16,0 40,0 6 0,0 15,0 16,0 0,0 31,0

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 0,0 20,0 12,0 13,0 45,0 2 25,0 15,0 20,0 19,5 79,5 3 0,0 20,0 24,0 13,0 57,0 4 0,0 20,0 12,0 13,0 45,0 5 0,0 10,0 16,0 0,0 26,0 6 25,0 20,0 20,0 19,5 84,5 7 0,0 15,0 12,0 13,0 40,0 8 25,0 15,0 20,0 16,3 76,3 9 25,0 20,0 8,0 16,3 69,3

10 0,0 10,0 16,0 6,5 32,5

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 25,0 10,0 8,0 0,0 43,0 2 25,0 15,0 24,0 13,0 77,0 3 25,0 10,0 20,0 13,0 68,0 4 0,0 15,0 24,0 9,8 48,8 5 0,0 25,0 20,0 9,8 54,8 6 0,0 25,0 20,0 19,5 64,5 7 25,0 10,0 8,0 16,3 59,3 8 25,0 15,0 24,0 0,0 64,0



Cotação do pré-teste para o grupo D Cotação do pós-teste para o grupo A Cotação do pós-teste para o grupo B

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 0,0 25,0 20,0 9,8 54,8 2 0,0 25,0 24,0 6,5 55,5 3 25,0 25,0 24,0 6,5 80,5 4 0,0 10,0 20,0 19,5 49,5 5 0,0 25,0 20,0 9,8 54,8 6 0,0 25,0 20,0 9,8 54,8 7 25,0 15,0 20,0 6,5 66,5 8 0,0 10,0 20,0 9,8 39,8 9 25,0 15,0 16,0 3,3 59,3

10 0,0 10,0 20,0 13,0 43,0 11 0,0 20,0 24,0 6,5 50,5 12 0,0 15,0 20,0 16,3 51,3 13 25,0 10,0 8,0 9,8 52,8

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 25,0 20,0 24,0 16,3 85,3 2 25,0 15,0 16,0 3,3 59,3 3 25,0 25,0 24,0 9,8 83,8 4 0,0 15,0 8,0 16,3 39,3 5 0,0 5,0 20,0 19,5 44,5 6 25,0 20,0 16,0 16,3 77,3

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 25,0 10,0 24,0 19,5 78,5 2 25,0 20,0 24,0 26,0 95,0 3 25,0 25,0 24,0 26,0 100,0 4 25,0 10,0 24,0 19,5 78,5 5 25,0 25,0 8,0 19,5 77,5 6 25,0 25,0 20,0 16,3 86,3 7 25,0 10,0 24,0 19,5 78,5 8 25,0 20,0 20,0 16,3 81,3 9 0,0 20,0 20,0 19,5 59,5

10 0,0 10,0 24,0 9,8 43,8



Cotação do pós-teste para o grupo C Cotação do pós-teste para o grupo D

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 25,0 15,0 16,0 0,0 56,0 2 25,0 10,0 12,0 6,5 53,5 3 25,0 10,0 24,0 6,5 65,5 4 0,0 15,0 24,0 13,0 52,0 5 0,0 5,0 24,0 9,8 38,8 6 25,0 20,0 20,0 13,0 78,0 7 25,0 0,0 0,0 9,8 34,8 8 25,0 10,0 12,0 13,0 60,0

Questão Aluno

1 2 3 4 Total

1 25,0 25,0 24,0 9,8 83,8 2 25,0 20,0 24,0 3,3 72,3 3 25,0 25,0 12,0 19,5 81,5 4 25,0 25,0 16,0 16,3 82,3 5 0,0 25,0 16,0 13,0 54,0 6 0,0 25,0 24,0 9,8 58,8 7 25,0 10,0 20,0 16,3 71,3 8 25,0 15,0 16,0 6,5 62,5 9 0,0 20,0 20,0 6,5 46,5

10 25,0 10,0 16,0 16,3 67,3 11 0,0 20,0 24,0 6,5 50,5 12 25,0 25,0 20,0 16,3 86,3 13 25,0 5,0 16,0 0,0 46,0





___________________________________________________________________________

Anexo XV ___________________________________________________________________________

Gráficos efectuados para determinar as rectas ajustadas por regressão linear





Grupo A

y = -0,0414x + 66,529

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

Pré-teste (%)

Pós-

test

e (%

Grupo B

y = 0,3277x + 59,689

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0

Pré-Teste (%)

Pós-

Test

e (%



Grupo C

y = 0,3591x + 33,298

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0

Pré-Teste (%)

Pós-

Test

e (%

Grupo D

y = 0,2927x + 50,32

0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0

100,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0

Pré-teste (%)

Pós-

test

e (%



___________________________________________________________________________

Anexo XVI ___________________________________________________________________________

Valores calculados para os ganhos de aprendizagem





Valores determinados para o grupo A:

Valores determinados para o grupo B:

Valores determinados para o grupo C:

Grupo A Pré-teste (%)

(x) Pós-teste (%) Pós-teste previsto

(y) GR GRC GRCMG 1 40,0 85,3 64,9 20,4 46,4 2 61,8 59,3 64,0 -4,7 21,3 3 37,0 83,8 65,0 18,8 44,8 26,0 4 29,8 39,3 65,3 -26,0 0,0 5 40,0 44,5 64,9 -20,4 5,6

6 31,0 77,3 65,2 12,0 38,0

Grupo B Pré-teste (%)


(y) GR GRC GRCMG 1 45,0 78,5 74,4 4,1 30,7 2 79,5 95,0 85,7 9,3 35,9 3 57,0 100,0 78,4 21,6 48,2 4 45,0 78,5 74,4 4,1 30,7 5 26,0 77,5 68,2 9,3 35,9 26,6 6 84,5 86,3 87,4 -1,1 25,5 7 40,0 78,5 72,8 5,7 32,3 8 76,3 81,3 84,7 -3,4 23,2 9 69,3 59,5 82,4 -22,9 3,7

10 32,5 43,8 70,3 -26,6 0,0

Grupo C Pré-teste (%)


(y) GR GRC GRCMG 1 43,0 56,0 48,7 7,3 27,1 2 77,0 53,5 60,9 -7,4 12,4 3 68,0 65,5 57,7 7,8 27,6 4 48,8 52,0 50,8 1,2 21,0 5 54,8 38,8 53,0 -14,2 5,6 19,8 6 64,5 78,0 56,5 21,5 41,3 7 59,3 34,8 54,6 -19,8 0,0 8 64,0 60,0 56,3 3,7 23,5



Valores determinados para o grupo D:

Grupo D Pré-teste (%)


(y) GR GRC GRCMG 1 54,8 83,8 66,3 17,4 38,6 2 55,5 72,3 66,6 5,7 26,9 3 80,5 81,5 73,9 7,6 28,8 4 49,5 82,3 64,8 17,4 38,6 5 54,8 54,0 66,3 -12,3 8,9 6 54,8 58,8 66,3 -7,6 13,6 7 66,5 71,3 69,8 1,5 22,7 21,2 8 39,8 62,5 62,0 0,5 21,7 9 59,3 46,5 67,7 -21,2 0,0

10 43,0 67,3 62,9 4,3 25,5 11 50,5 50,5 65,1 -14,6 6,6 12 51,3 86,3 65,3 20,9 42,1

13 52,8 46,0 65,8 -19,8 1,4



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Anexo XVII ___________________________________________________________________________

Vídeos das actividades laboratoriais, em formato digital

Nota: Também disponível online em http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/anaamaro